DE1513116C - Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungsbattene fur einen Uberwachungsschaltkreis - Google Patents
Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungsbattene fur einen UberwachungsschaltkreisInfo
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Description
Es kommt häufig vor, daß eine elektrische Schaltung ständig mit Strom versorgt werden muß,
auch falls die Netzstromversorgung ausfällt. In solchen Fällen kann eine Batterie als Notstromversorgung
verwendet werden. Normalerweise wird der Schaltkreis vom Netz mit Strom versorgt und die
Batterie aus derselben Quelle aufgeladen. Wenn jedoch das Netz ausfällt, z. B. auf Grund eines Leitungsausfälls,
so übernimmt die Batterie die Stromversorgung. Am einfachsten ist'es, die Batterie und
den mit Strom zu versorgenden Schaltkreis parallel an das Netz anzuschließen, wobei eine Diode in
Reihe zur Netzspannungsquelle geschaltet werden kann, um zu verhindern, daß sich die Batterie über
das Netz entlädt, wenn dieses ausfällt.; Eine solche Batterie muß genügende Kapazität haben, um die
Schaltung so lange mit Strom zu versorgen, als die Netzstromversorgung ausgefallen ist oder bis eine andere
Stromquelle zur Verfügung steht.
Aus der USA.-Patentschrift 3 116439 ist bereits eine Stromversorgungsschaltung für' eine Schutzschaltung
für . ein Stromübertragungssystem mit einem Leitungsunterbrecher, der bei Auftreten von
Überstrom in dem Stromübertragungssystem dieses wiederholt unterbricht und wieder schließt, bekannt.
Die Stromversorgungsschaltung besteht aus einem an das Stromübertragungssystem angeschlossenen
Stromwandler, einem Gleichrichter und einer Batterie und sorgt dafür, daß die Batterie ständig aus dem
Stromversorgungssystem im aufgeladenen Zustand gehalten ist. Die Stromversorgungsschaltung ist ferner
über einen normalerweise offenen Relaiskontakt mit der Wicklung eines Elektromagneten verbunden,
der den Leitungsunterbrecher ..bei seiner Einschaltung
auslöst. Der Relaiskontakt gehört zu einem Überstromrelais, das den Stromfluß in dem Stromübertragungssystem
überwacht und bei Überstrom den dazugehörigen Relaiskontakt schließt und damit den Leitungsunterbrecher
auslöst. Diese Schutzschaltung entnimmt der Stromversorgungsschaltung nur Strom,
wenn Überströme auftreten. '
Die Erfindung bezieht sich auf eine solche bekannte
Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungsbatterie für einen Überwachungsschaltkreis
zur Überwachung eines Stromübertragungssystems, das normalerweise den Überwachungsschaltkreis
neben den Meßdaten auch mit Strom versorgt und die Batterie im aufgeladenen Zustand hält, welcher
Überwachungsschaltkreis über einen Schalter an die Stromversorgungsschaltung angeschlossen ist.
Eine ganz besondere Lage ergibt sich jedoch im Falle von Schutzvorrichtungen für Stromübertragungssysteme,
die ständig Strom verbrauchen. Dies gilt insbesondere für Überwachungsschaltkreise, die
ständig Strom und Spannung in dem Stromversorgungssystem überwachen.
Falls ein Fehler auftritt, der sofort dadurch beseitigt werden kann, daß der Ubertragungskreis abgeschaltet
wird, so muß der Übertragungskreis stillgelegt werden, bis der Fehler durch einen Monteur beseitigt
ist. Während dieser Zeit kann die routinemäßige Überwachung des Übertragungskreises unterbleiben.
Wenn der Übertragungskreis jedoch wieder hergestellt wird, so muß der Uberwachungsschältkreis
sofort wieder einsatzfähig sein. Die verwendete Batterie muß daher eine solche Kapazität haben, daß
auch nach längeren betriebslosen Perioden dies möglich ist. Dies erfordert eine außerordentlich große
Batteriekapazität.
Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß der Überwachungsschaltkreis nur
funktionieren muß, einerseits während solcher Zeitabschnitte, während denen das Übertragungssystem
funktioniert und die Stromversorgung des Überwachungsschaltkreises
vom Stromübertragungssystem her erfolgt und andererseits während kurzer Zeitabschnitte
nach Feststellung eines Fehlers, während denen der Überwachungsschaltkreis die Art und die
Lage des Fehlers auf Grund der Fehlerspannungen und Fehlerströme ermittelt. Wenn das Übertragungssystem abgeschaltet ist, um repariert zu werden,
braucht der Überwachungsschaltkreis nicht mit Strom versorgt werden: .. ■ . : ;
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die .erforderliche Kapazität einer für
einen Überwachungsschältkreis benötigten Batterie
dadurch herabzusetzen, daß sie nur während der Zeitabschnitte zur Stromversorgung des Überwachungsschaltkreises
eingesetzt wird, während der die Funktion des Überwachungsschaltkreises erforderlich
ist und die Netzstromversorgung ausgefallen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei der vorgenannten Stromversorgungsschaltung mit
einer Stromversorgungsbatterie für einen Überwachungsschaltkreis zur Überwachung eines Stromübertragungssystems
vor, daß der Schalter geöffnet ist,
wenn sowohl die Spannung als auch der Strom in Transistors 33 liegt über einen Widerstand 35 an der
dem Stromübertragungssystem zu Null werden. positiven Klemme des Vollweggleichrichters 18. Der
Wenn in dem Übertragungssystem sowohl die Emitter des Transistors 34 ist mit der Leitung CD
Spannung als auch der Strom zu Null werden, kann und seine Basis mit dem Emitter des Transistors 33
der Uberwachungsschaltkreis nichts Nützliches im 5 verbunden. Eine Batterie 36 ist mit ihrer positiven
Zusammenhang mit dem Fehler feststellen und wird Klemme mit dem Knotenpunkt zwischen der Diode
daher abgeschaltet. 31 und dem Widerstand 32 und mit ihrer negativen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung Klemme mit der Leitung CD verbunden. Zur Beergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines grenzung der zwischen den Dioden 25 und 31 auf tre-Ausführungsbeispieles
der Schaltung eines Strom- io tenden Spannung ist eine Zener-Diode 37 mit der
Versorgungsgerätes für ein elektrisches Distanz- Leitung CD verbunden.
Schutzrelais; die Beschreibung erfolgt an Hand der Des weiteren ist eine Sicherheitsschaltung vorge-
Zeichnung; diese zeigt ein Schaltschema der wesent- sehen; diese weist eine Reihenschaltung aus einem
liehen Schaltverbindungen der Netzgeräteschaltung. Widerstand 38 und einem Kondensator 39 zwischen
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die 15 einem hinter der Diode 31 (von dem Punkt A aus ge-Schaltung
einen Eingangstransformator 10 auf, des- sehen) liegenden Punkt der Leitung AB und dem
sen Primärwicklung in Reihe mit einem Widerstand Kollektor des Transistors 34 auf. Die Basis eines
11 an Eingangsklemmen 12 liegt; die Sekundärwick- Transistors 40 ist über einen Widerstand 41 mit einer
lung ist mit einem Vollweggleichrichter 13 verbun- Diode 42 verbunden; die ihrerseits mit dem Knotenden.
Der Gleichstromausgang der Gleichrichterschal- 20 punkt zwischen dem Widerstand 38 und dem Kontung
ist mit den Punkten Λ und C verbunden. Zwi- densator 39 so verbunden ist, daß sie für einen
sehen den Punkten A und C liegen ein Widerstand 14 Stromfluß in Richtung vom Transistor 40 durchlässig
und ein Kondensator 15. . ist. Mit dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand
Ferner ist ein weiterer Eirtgangstransformator 16 41 und der Diode 42 ist eine Diode 43 verbunden,
vorgesehen, dessen Primärwicklung an Eingangs- 25 welche Strom zu einem Kondensator 44 fließen läßt,
klemmen 17 liegt und dessen Sekundärwicklung mit der mit der Leitung AB sowie mit einem Widerstand
einem Vollweggleichrichter 18 verbunden ist. Wech- 45 verbunden ist, der seinerseits mit' einer ersten
selstromseitig ist der Vollweggleichrichter 18 mit Ausgangsklemme 46 verbunden ist. Zwischen dem
einem nicht-linearen Widerstand 19 zur Spannungs- Punkt B und der Basis des Transistors 40 liegt ein
begrenzung verbunden. Über dem Gleichstromaus- 30 Stabilisierungswiderstand 47. Zwischen dem Kollekgang
des Vollweggleichrichters 18 liegt ein Konden- tor des Transistors 34 und dem Emitter des Transisator
20. . stors 40 liegt ein Widerstand 48. Zwischen dem
Die positive Klemme des Gleichstromausgangs . Punkt B der Leitung AB und dem Emitter des Trandes
Vollweggleichrichters 13 ist mit einem in der sistors 40 liegt eine Zener-Diode 49. Der Kollektor
Leitung AB liegenden Potentiometer 21 verbunden; 35 des Transistors 40 ist über eine Diode 51 mit einer
eine Anzapfung dieses Potentiometers ist in Reihe zweiten Ausgangsklemme 50 verbunden, wobei.die
mit einer Zener-Diode 22 mit der positiven Klemme Diode 51 so geschalter ist, daß sie für Ströme in
des Gleichstromausgangs des Vollweggleichrichters Richtung auf die Klemme 50 durchlässig ist.
18 verbunden. Zwischen der positiven Klemme des Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der be-Vollweggleichrichters 18 und einem zwischen dem 40 schriebenen Schaltung erläutert. Den Eingangsklem-Potentiometer 21 und dem Punkt A liegenden Punkt . men 12 wird ein Spannungssignal zugeführt, das proliegt ein Kondensator 23. Die negativen Klemmen portional der Spannung auf der durch das Relais abder Gleichstromausgänge der Vollweggleichrichter geschützten Netz- bzw. Starkstromleitung ist; den 13 und 18 sind mit der Leitung CD verbunden. Zwi- Eingangsklemmen 17 wird ein dem Stromfluß in der sehen dem Knotenpunkt zwischen der positiven 45 Netz- bzw. Starkstromleitung proportionales Strom-Klemme des Vollweggleichrichters 18 und dem Kon- signal zugeführt.
18 verbunden. Zwischen der positiven Klemme des Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der be-Vollweggleichrichters 18 und einem zwischen dem 40 schriebenen Schaltung erläutert. Den Eingangsklem-Potentiometer 21 und dem Punkt A liegenden Punkt . men 12 wird ein Spannungssignal zugeführt, das proliegt ein Kondensator 23. Die negativen Klemmen portional der Spannung auf der durch das Relais abder Gleichstromausgänge der Vollweggleichrichter geschützten Netz- bzw. Starkstromleitung ist; den 13 und 18 sind mit der Leitung CD verbunden. Zwi- Eingangsklemmen 17 wird ein dem Stromfluß in der sehen dem Knotenpunkt zwischen der positiven 45 Netz- bzw. Starkstromleitung proportionales Strom-Klemme des Vollweggleichrichters 18 und dem Kon- signal zugeführt.
densator 23 einerseits und der Leitung CD anderer- Die Meßschaltungen und Überwachungsschaltun-
seits liegt ein Widerstand 24. gen des Relais sind im einzelnen in der Figur nicht
Mit dem dem Punkt A abgewandten Ende des Po- dargestellt. Die Stromversorgungskreise dieses Relais
tentiometers 21 ist eine Diode 25 verbunden, welche 50 sind jedoch als Kollektorlast der Transistoren 28 und
für Ströme in Richtung vom Potentiometer 21 zu 34 geschaltet und die Ersatzwiderstände dieser Schaldem
Widerstand 26 durchlässig ist, welcher mit den tungen in Form der Widerstände 26 bzw. 32 darge-Kollektoren
zweier Transistoren 27 bzw. 28 verbun- stellt. Die Transistoren 27 und 28 einerseits und die
den ist. Die Basis des Transistors 27 ist über einen Transistoren 33 und 34 andererseits dienen als Schal-Widerstand
29 mit der positiven Klemme des Voll- 55 ter, welche die Zufuhr elektrischer Energie an die
weggleichrichters 18 verbunden. Der Emitter des Meß- und Überwachungsschaltungen steuern. Die
Transistors 28 ist mit der Leitung CD, seine Basis Wirkungsweise der beiden Transistorschalter ist weitmit
dem Emitter des Transistors 27 verbunden. Eine gehend gleich, so daß im folgenden nur die Wirkung
Batterie 30 ist mit ihrer positiven Klemme mit dem der Transistoren 27 und 28 beschrieben wird.
Knotenpunkt zwischen der Diode 25 und dem 60 Sobald den Klemmen 17 ein Stromsignal zuge-Widerstand 26 und mit ihrer negativen Klemme mit führt wird, fließt in dem Widerstand 24 ein Strom, der Leitung CD verbunden. welcher das Potential der Basis des Transistors 27
Knotenpunkt zwischen der Diode 25 und dem 60 Sobald den Klemmen 17 ein Stromsignal zuge-Widerstand 26 und mit ihrer negativen Klemme mit führt wird, fließt in dem Widerstand 24 ein Strom, der Leitung CD verbunden. welcher das Potential der Basis des Transistors 27
Im Zuge der Leitung AB und mit dem Ende des so weit ansteigen läßt, daß dieser Transistor, falls die-Potentiometers
21 verbunden ist weiter eine Diode ses Stromsignal einen vorbestimmten Wert über-31
vorgesehen, welche einen Strom in Richtung von 65 steigt, aus seinem nichtleitenden Zustand in den leidem
Potentiometer 21 weg zu einem Widerstand 32 tenden Zustand gelangt. In diesem Fall wird das Bafließen
läßt, welcher mit den Kollektoren zweier sispotential des Transistors 28 auf diese Weise erTransistoren
33 und 34 verbunden ist. Die Basis des höht und der Transistor 28 vom nichtleitenden Zu-
1 OiJ 110
stand in den leitenden Zustand gebracht, derart, daß
Strom durch den Widerstand 26 fließen kann, und zwar infolge der Spannung der Batterie 30 oder infolge
des an dem Widerstand 24 auftretenden Spannungsabfalls zuzüglich der Schwellspannung an den
Dioden 22 und 25, je nachdem, welches dieser Potentiale größer ist. Ist das an dem Widerstand 24 auftretende
Potential größer als das der Batterie, so fließt ein Ladestrom in die Batterie, wodurch diese
aufgeladen wird.
Wird den Anschlußklemmen 12 ein Spannungssignal zugeführt, ohne daß ein Stromsignal vorliegt,
so ist die Wirkungsweise der Schaltung ähnlich wie vorstehend beschrieben, mit der Ausnahme, daß die
Zener-Diode 22 einen Stromfluß in dem Widerstand 24 verhindert, bis das Spannungssignal größer ist als
ein vorgegebener durch die Zener-Durchbruchspannung definierter Zwischenwert. Die Anordnung ist
dabei so getroffen, daß die Zener-Diode 22 normalerweise einen Stromfluß verhindert, bis das Span- ao
nungssignal eine Spannung auf der Netz- bzw. Starkstromleitung in Höhe von 80% ihrer Normalspannung
wiedergibt. Auf diese Weise gewährleistet die Zener-Diode 22, daß die Transistoren 27 und 28
nicht in den leitenden Zustand geschaltet werden, sofern das Spannungssignal nicht genügend groß ist,
um die Batterie zu laden.
Es ist häufig von Vorteil, für jede der Relaisschaltungen, wie beispielsweise die Relaisschaltungen
26 und 32, eine Batterieversorgung zu haben, derart, daß die Relais-Meßschaltkreise 26 unabhängig von
den Überwachungs-Schaltkreisen 32 mit Strom versorgt werden können. Andernfalls kann in dem Moment,
wo eine Überwachungs-Funktion ausgelöst werden muß, ein gewisser Meßfehler auftreten.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Sicherheitsschaltung
beschrieben, welche die Arbeitszeit des Relais verringert, wenn die zur Erzeugung aus
einer Netzstromquelle angeschlossene Netz- bzw. Starkstromleitung einen elektrischen Störzustand im
oder nahe dem Relaispunkt aufweist. Immer wenn die Netzstromversorgung erregt ist, fließt anfänglich
ein Ladestrom durch den Widerstand 38, welcher den Kondensator 39 auflädt; hierdurch kann in dem
Transistor 40 ein Basisstrom fließen, welcher den Transistor 40 im leitenden Zustand hält. Die Ausgangsklemme
50 ist über (nicht dargestellte) Relaiskontakte mit der Leitung CD verbunden; während
Störzuständen sind diese Relaiskontakte geschlossen, derart, daß dann ein Strom aus der Leitung AB über
den Transistor 40 und die Relaiskontakte in die Leitung CD fließt. Dieser Strom dient zur Erregung
einer Ausgangsstufe, die wiederum einen Trennschalter ohne Verzögerung erregt, wodurch die gestörte
Netz- bzw. Starkstromleitung von der Netzstromquelle abgetrennt wird. Die Anordnung ist so getroffen,
daß ein Haltestrom aus der Leitung AB über den Transistor 40, den Widerstand 41, die Diode 43
und den Widerstand 45 zu der Ausgangsklemme 46 fließt. Und zwar fließt dieser Haltestrom, sobald der
Kondensator 44 aufgeladen ist und hält die Ausgangsstufe in erregtem Zustand. Die Verzögerung bei
der Aufladung des Kondensators 44 verhindert, daß der Haltestrom durch störende Nebensignale ausgelöst
wird. Im störungsfreien Zustand des Systems sind die genannten Relaiskontakte geöffnet, derart
daß kein Erregungsstrom in der Ausgangsstufe fließt. Die Batterien dienen als Stromversorgung für die
Relaisschaltungen unter bestimmten Umständen, wenn nämlich die erwähnte Gleichspannung unter
das Potential der Batterie, jedoch nicht unterhalb einen vorgegebenen Zwischen- oder niedrigen Wert
absinkt. Das gilt insbesondere während solcher Zeitperioden, in denen die Relaisschaltungen bestimmte
Relaisbetätigungen auszulösen beginnen, wofür Energieimpulse erforderlich sein können.
Claims (4)
1. Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungsbatterie
für einen Überwachungs-Schaltkreis zur Überwachung eines Stromübertragungssystems,
das normalerweise den Überwachungsschaltkreis neben den Meßdaten auch mit Strom versorgt und die Batterie im aufgeladenen
Zustand hält, welcher Überwachungsschaltkreis über einen Schalter an die Stromversorgungsschaltung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalter (Transistoren 27, 28; 33, 34) geöffnet ist, wenn sowohl die Spannung (Klemme 12) als auch der Strom
(Klemme 17) in dem Stromübertragungssystem zu Null werden.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter
aus Transistoren (27, 28 bzw. 33, 34) besteht,
3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalter (Transistoren 27, 28 bzw. 33, 34) über ein passives Netzwerk mit Zener-Diode (22) und
Widerstand (24) derart steuerbar ist, daß er offen ist, wenn die Spannung und der Strom unter Vorherbestimmte
Mindestwerte fallen.
4. Stromversorgungsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Batterien (30, 36) parallel geschaltet sind, denen entsprechende
Überwachungsschaltkreise (Elemente 26 bis 32 und 38 bis 50) und Schalter (Transistoren 27, 28
bzw. 33, 34) zugeordnet sind, und daß alle Schalter durch ein gemeinsames Steuersignal steuerbar
sind.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3791664 | 1964-09-16 | ||
GB37916/64A GB1102552A (en) | 1964-09-16 | 1964-09-16 | Power supply circuit for electrical protective relays |
DEE0030100 | 1965-09-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1513116A1 DE1513116A1 (de) | 1969-05-22 |
DE1513116B2 DE1513116B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1513116C true DE1513116C (de) | 1973-05-17 |
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