DE1563821A1 - Elektromagnetische Sicherung - Google Patents

Description

STANDARD ELEKTBIK LORENZ AG
Stuttgart-Zuffenhausen
Hellmuth. Hirth-Strasse 42

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G.Müller-F.Ulrich 12-65

Elektromagnetische Sicherung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Sicherung mit einem beim Überschreiten des Rennstromes ansprechenden Schaltmittel, welches den Verbraucherstromkreis unterbricht.

Normale Schmelzsicherungen sind zur Absicherung elektronisch geregelter Netzgeräte schlecht geeignet, denn sie sprechen nur dann genügend schnell an, wenn der Nennström um ein Vielfaches überschritten wird.

Um schon bei geringem Überstrom funktionsfähig schnelle Sicherungen zu erhalten, sind bereits elektronische Schutzschaltungen entwickelt worden. Diese sind jedoch aufwendig und teuer und aufgrund der vielen Bauelemente fehleranfällig.

Es ist andererseits durch die USA-Patentschrift Nr. J 175 04-2 ein magnetisches Bauelement mit der Bezeichnung Ferrod bekannt. Das iPerrod besteht aus einem Stab aus Ferritmaterial mit rechteckförmiger Hystereseschleife. In der Längsachse des Stabes befinden sich zwei Löcher. Durch beide Löcher sind jeweils eine Abfragewicklung und eine Lesewicklung gefädelt. Das Ferritmaterial um die beiden Löcher wird über die' Abfragewicklung durch Stromimpulse konstanter Amplitude und alternierender Polarität ummagnetisiert. Dabei entstehen in der Lesewicklung Ausgangsimpulse.

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Die Spannungszeitfläche dieser Impulse kann mittels zweier auf den Stabenden aufgebrachter Steuerwicklungen geändert werden. Die Kennlinie eines Ferrod verläuft derart, daß nach Erreichen einer bestimmten Steuerdurchflufcung die Spannungszeitfläche der Ausgangsimpulse auf etwa den zehnten Teil linear abnimmt, wenn die Steuerdurchflutung auf etwa das Doppelte zunimmt. Dieser Kennlinienverlauf ist nur in geringem Masse temperaturabhängig.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Sicherung zu schaffen, die einfach und billig unter Ausnutzung der Eigenschaften des bekannten Ferrods aufgebaut ist. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die auf den Enden eines an sich bekannten Ferrodstabes aufgebrachten Steuerwicklungen im Verbraucherstromkreis liegen und dass von zwei durch "zwei Löcher im Ferrodstab geführten Wicklungen die erste von einer Wechselstrom- oder Impulsquelle gespeist wird und die zweite auf das Schaltmittel wirkt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführung sb3ispiels näher erläutert.

In Fig. 1 ist mit F ein Ferrodstab bezeichnet, der zwei Löcher L1, L2 aufweist. Sine erste, durch beide Löcher L1, L2 verlaufende Abfragewicklung V/A wird von einer Stromquelle UV/ gespeist, die sinusförmige oder rechteckförmige Impulse oder Wechselspannungen zur Abfrage des Ferrods liefert. Eine zweite, durch beide Löcher L1, L2 verlaufende Wicklung WL dient als Lesewicklung; die in dieser Wicklung induzierten Impulse werden mittels eines Gleichrichters G gleichgerichtet und zur Steuerung eines Schaltmittels S verwendet.

Auf jedem Ferrodstabende ist eine Steuerwicklung SW1 bzw. S.'/2 aufgebracht. Diese 'Wicklungen liegen in Reihe in einer von einer Gleichstromquelle UG zu einem Verbraucher R führenden Zuleitungs-«. ader, während in der anderen Zuleitungsader die Schaltstrecke s

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des Schaltmittels S angeordnet ist. Durch die Wahl der Windungszahl en der Steuerwicklungen SW1, SW2 kann der Durchflutungsbereich', in dem die Spannungszeitfläche der Impulse ihren Wert auf ein Zehntel vermindert, dem gewünschten Nennstrom angepaßt werden, so daß der Widerstand der "beiden Steuerwicklungen genügend klein wird und an ihnen praktisch kein Spannungsabfall auftritt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Im Normalbetrieb befindet sich das Schaltmittel S infolge der von der Stromquelle UW übertragenen Impulse im angesprochenen Zustand. Die Schaltstrecke s ist daher geschlossen und damit der Verbraucher R zur Gleichstromquelle UG durchgeschaltet, übersteigt der Verbraucherstrom den Nennstrom, so wird der Wert der Spannungszeitfläche der zum Schaltmittel S gelangenden Impulse verringert, so daß dieses Schaltmittel abfällt und den Verbraucherstromkreis auftrennt. Das Schaltmittel S kann beispielsweise mit einer nach seinem Abfall wirksam werdenden Verriegelung arbeiten, so daß es nach dem Abschalten der Steuererregung des Ferrods nicht wieder anspricht. Diese Verriegelung kann mechanischer Art sein, jedoch auch durch einen im Ansprechstromkreis des Schaltmittels S liegenden Arbeitskontakt erfolgen, der durch eine Starttaste überbrückbar ist.

Eine Anzeige durch das Spaltmittel S erfolgt nicht nur beim Überschreiten des Nennstromes, sondern auch beim Funktionsausfall der Stromquelle UW, des Gleichrichters G oder bei der Zerstörung des .Ferrods. Ss ist möglich, als Stromquelle UW eine zentrale Stromquelle zu verwenden, aus der die Gleichspannung UG abgeleitet sein kann.

Andererseits kann die Spannung der Stromquelle UW mittels des Ferrods auch selbst erzeugt werden, wie Fig. 2 zeigt. Dort ist ein Sperrschwinger dargestellt, der als aktives Element einen , Transistor T aufweist. Ausser der Abfragewicklung WA und der Lesewicklung WL sind eine Rückkopplungswicklung V/R und eine Vormagnetisierungswicklung WV um das Joch zwischen den beiden Löchern L1, L2 im Ferrod angebracht. Solange die Steuerdurch-

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flutung mittels der Wicklungen SW1, SW2 das Ferrod nicht in die Sättigung treibt, arbeitet der Sperrschwinger, wobei das Schaltmittel S über die aus den Gleichrichtern G1, G2 und dem Kondensator C bestehende Spannungsverdopplerschaltung im angesprochenen Zustand gehalten wird. Neben der Verdopplungsschaltung kann auch ein Übertrager zur Erhöhung der Ausgangsspannung verwendet werden, damit auch grössere Steuerspannungen benötigende Schaltmittel entsprechend schnell betätigt v/erden können. Wird dagegen der Nennstrom überschritten und die Sättigung des Ferrods erreicht, so vermindert sioh die Spannung an der Wicklung WL auf solche Werte, bei denen das Schaltmittel S abfällt; der Sperrschwinger kann auch so ausgebildet sein, daß die Schwingungen beim Überschreiten des Nennstromes abreissen. Als Betriebsspan-

nung kann für den Sperrschwinger die Verbraucherspannung dienen, wobei dann eine Starttaste zum Einschalten des Sperrschwingers erforderlich ist. Anstelle eines Sperrschwingers kann auch ein mit beispielsweise zwei Transistoren ausgestatteter astabiler Multivibrator verwendet werden.

Die beschriebenen elektromagnetischen Sicherungen arbeiten verhältnismässig schnell. Die Ansprechzeit des Ferrods wird durch die Zeitkonstante ^= = der Steuerwicklungen bestimmt, die in der Grössenordnung von einer Millisekunde liegt. Da die Wicklung V/L bezugspotentialfrei ist, können leicht mehrere vorzugsweise miteinander gekoppelte Versorgungsspannungen durch je ein Ferrod überwacht und bei Störung einer dieser Versorgungsspannungen durch ein gemeinsames Schaltmittel abgeschaltet werden.

4 Patentansprüche

1 Bl. Zeichnung, 2 Fig,

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Elektromagnetische Sicherung mit einem beim "überschreiten des Nennstromes ansprechenden Schaltmittel, welches den Verbraücherstromkreis unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Enden eines an sich bekannten Ferrodstabes aufgebrachten Steuerwicklungen (SW1, SW2) im Verbraucherstromkreis liegen und dass von zwei durch zwei Löcher im Ferrodstab geführte Wicklungen (WA, WL) die erste (WA) von einer Wechselstrom- oder Impulsquelle (UW) gespeist v/ird und die zweite (WL) auf das Schaltmittel (S) wirkt.

   2. Elektromagnetische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wicklung (WA) als Bestandteil eines Sperrschwingers im Arbeitsstromkreis eines Verstärkerelementes (T) liegt und dass eine dritte, durch die zwei Löcher im Ferrodstab geführte Wicklung (WR) als Rückkopplungswicklung im Steuerstromkreis des Verstärkerelementes angeordnet ist.

   3. Elektromagnetische Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgleichspannung für den Sperrschwinger am Verbraucher (R) abgenommen wird und der Verbraucherstromkreis mittels eines besonderen Schaltmittels (Starttaste) kurzzeitig schliessbar ist.

   4. Elektromagnetische Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorliegen mehrerer, miteinander gekoppelter Verbraucherstromkreise jedem Verbraucherstromkreis ein Ferrod zugeordnet ist und dass die zweiten Wicklungen (WL) der Ferrods gemeinsam auf ein einziges

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   Schaltmittel (S) in der Weise einwirken, dass schon im Falle nur eines überlasteten Verbraucherstromkreises alle Verbraucherstromkreise unterbrochen werden.

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