DE1588739C3 - Anordnung zur Überwachung einer aus einem Strom oder einer Spannung abgeleiteten Spannung hinsichtlich einer hochstzulässigen Amplitude - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung einer aus einem Strom oder e'tner Spannung abgeleiteten Spannung hinsichtlich einer höchstzulässigen Amplitude, bei der eine eingangsseitig von der abgeleiteten Spannung beeinflußte steuerbare Halbleiterschaltung mit Schwellwert ausgangsseitig mit der Steuerstrecke eines steuerbaren Gleichrichters verbunden ist, über dessen Anoden-Kathoden-Strecke ein Auslöserelais mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden ist.

Eine bekannte Anordnung dieser Art (französische Patentschrift 1327 912) zur Überwachung einer Wechselspannung enthält eine mehrstufige Halbleiterschaltung als eigentliche Meßschaltung und weist einen dieser Meßschaltung nachgeordneten Schaltungsteil mit einem steuerbaren Gleichrichter auf, der mit seiner Anoden-Kathoden-Strecke ein Auslöserelais an eine Hilfsspannungsquelle anschließt. Wird die bekannte Schaltungsanordnung mit einer Wechselspannung einer kritischen Amplitude angesteuert, dann wird der steuerbare Gleichrichter durchlässig, und es spricht das Relais an, dessen Ansprechen als Auslösesignal weitergegeben wird.

Nachteilig ist die bekannte Anordnung vor allem insofern, als bei ihr beim Erreichen eines kritischen Wertes der zu überwachenden Spannung die Auslösung mittels des Relais bewirkt wird. Da Relais im allgemeinen eine nicht zu vermeidende Ansprechzeit aufweisen, kann mit der bekannten Anordnung keine Auslösung innerhalb eines Zeitintervalls erreicht werden, das kurzer als die Ansprechzeit des Relais ist. Dies ist vor allem dann nachteilig, wenn die zu überwachende Spannung sehr rasch ansteigt und ein

ίο schnelles Abschalten erforderlich ist.

Anordnungen zur Überwachung einer Spannung auf eine höchstzulässige Amplitude werden beispielsweise zur Überwachung von thyristorgeregelten Reversierantrieben in Walzwerken eingesetzt, um die bei bestimmten Störungen in der Elektronik des Reglers ansteigende Ankerspannung des Motors hinsichtlich einer höchstzulässigen Amplitude zu kontrollieren. Da diese Ankerspannung im allgemeinen sehr rasch ansteigt, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 Volt pro Millisekunde, muß die Spannung zur Abwendung einer Gefahr mit Sicherheit innerhalb sehr kurzer Zeit abgeschaltet werden. Tritt beispielsweise eine Störung im Nennbetrieb auf und liegt die zulässige Grenzspannung beispielsweise 120 Volt über der üblichen Betriebsspannung von beispielsweise 600 Volt, dann muß die Abschaltung der Spannung innerhalb von 20 Millisekunden erfolgen. Elektromechanische Relais sind für einen derartigen Verwendungszweck entweder zu langsam, oder sie verbrauchen zu viel Leistung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überwachung einer aus einem Strom oder aus einer Spannung abgeleiteten Spannung hinsichtlich einer höchstzulässigen Amplitude vorzuschlagen, die schnell anspricht und einen geringen Leistungsverbrauch aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß an die Anoden-Kathoden-Strecke des steuerbaren Gleichrichters über mindestens einen Kondensator eine Primärwicklung eines Impulsübertragers angeschlossen, dessen Sekundärklemmen einen Impulsausgang zur unverzögerten Abgabe eines Auslösesignals bilden.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt also neben einem üblichen Relaisausgang, über den auf Grund der nicht zu vermeidenden Ansprechverzögerung des Relais ein Auslösesignal mit einer gewissen Verzögerung weitergegeben wird, einen Impulsausgang zur unverzögerten Abgabe eines Auslösesignals. Über diesen Impulsausgang wird von der erfindungsgemäßen Anordnung gewissermaßen ein »Vorausimpuls« abgegeben, durch den ein elektronischer Steuerteil eines nachgeordneten Betriebsmittels beeinflußt werden kann; im Falle eines thyristorgeregelten Reversierantriebes wird durch den »Vorausimpuls« schnell die Ankerspannung des Motors abgeschaltet. Durch das gegenüber dem Vorausimpuls verzögert ansprechende Auslöserelais der erfindungsge-

mäßen Anordnung können dann die Schaltungsmaßnahmen (Abschalten des gesamten Motors) ergänzend eingeleitet werden, bei denen es nicht auf sehr kurze Betätigungszeiten ankommt.
Es ist zwar bereits ein Überspannungs- bzw. Über-

stromschutz bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 075 202), bei dem zur Gewinnung eines Ausschaltsignals über ein Relais ein erstes aktives elektronisches Schaltelement verwendet und zur Erzeugung

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eines sofortigen Ausschaltsignals ein weiteres elek- stors T 2 angeordnet ist. An die Anoden-Kathodentronisches Schaltelement eingesetzt wird, jedoch ist Strecke des Thyristors Tl ist über einen Widerstand bei diesem bekannten Schutz der schaltungstcchni- R 16 einerseits der Impulsausgang IA der erfinsche Aufwand infolge der Verwendung von zwei dungsgemäßen Anordnung und andererseits die Auselektronischen Schaltelementen verhältnismäßig 5 gangsdiagonale eines mit einer Hilfsspannungsquelle hoch. Uh verbundenen Brückengleichrichters B 2 ange-

Die in vorteilhafter Weise ohne eine Hilfsspan- schlossen.

nung auskommende elektronische Meßschaltung der Der Impulsausgang IA ist mit der Anoden-Kathoerfindungsgemäßen Anordnung enthält in der als " den-Strecke des Thyristors T 2 mittels eines weiteren Steuerkreis des steuerbaren Gleichrichters dienenden io Übertragers Ü2 verbunden, dessen Primärwicklung steuerbaren Halbleiterschaltung vorteilhafterweise ein u>3 über eine Diode D 2 mit parallelgeschaltetem Schaltungselement mit Schwellwert und eine dazu Widerstand R 17 an die Anoden-Kathoden-Strecke parallel angeordnete Reihenschaltung aus einem Kon- des Thyristors T 2 bzw. an den Widerstand R 16 andensator und der Primärwicklung eines weiteren geschlossen ist. Zur Anpassung der Schaltungsanord-Übertragers, an dessen galvanisch von der Primär- 15 nung an unterschiedliche Hilfsspannungen (Netzwicklung getrennter Sekundärwicklung die Steuer- spannungen von 110 V oder 220 V) zwecks Erziestrecke des steuerbaren Gleichrichters angeschlossen lung von Impulsen konstanter Amplitude ist an die ist; der weitere Übertrager sorgt in vorteilhafter Primärwicklung w3 ein aus den Kondensatoren C 3, Weise für eine galvanische Trennung zwischen der C 4 und C 5 bestehender, einschaltbarer kapazitiver elektronischen Meßschaltung und dem Schaltungsteil 20 Spannungsteiler angeschlossen. Die Enden der Semit dem Auslöserelais und dem Impulsausgang. Als kundärwicklung w4 des Übertragers Ü2 bilden den Schaltungselement mit Schwellwert wird Vorzugs- Impulsausgang IA.

weise ein Thyristor verwendet; es ist aber auch mög- Der Relaisausgang der erfindungsgemäßen Anord-

lich, andere Schaltungselemente mit Schwellwert, nung, der — wie oben bereits ausgeführt wurde —

beispielsweise Vierschichtdioden oder Glimmlampen 35 ebenfalls an die Anoden-Kathoden-Strecke des Thy-

(Kaltkathodenröhren), einzusetzen. ristors T 2 angeschlossen ist, enthält außer dem be-

Das Schaltungselement mit Schwellwert ist zweck- reits erwähnten Brückengleichrichter B 2 ein vor-

mäßigerweise an die aus dem zu überwachenden zugsweise zwei Wicklungen wal und wa2 aufwei-

Strom oder aus der zu überwachenden Spannung ab- sendes Relais R, das zusammen mit einem Filternetz-

geleitete Spannung über einen Spannungsteiler ange- 30 werk F im Eingangskreis des Brückengleichrichters

schlossen; durch die Einstellung dieses Spannungstei- B 2 angeordnet ist. Das Filter F, das zur besonders

lers und durch den vorgegebenen festen Schwellwert wirksamen Aussiebung nicht-nennfrequenter Stör-

des Schaltungselementes ist die höchstzulässige Am- großen in der als Hilfsspannung verwendeten Netz-

plitude der abgeleiteten Spannung vorbestimmt, bei spannung einen symmetrischen Eingang aufweist, be-

der durch die erfindungsgemäße Anordnung eine 35 steht aus Kondensatoren C 6, C 7 und C 8 sowie aus

Auslösung hervorgerufen wird. Durch Änderung des einer Drossel Dr. Die beiden Wicklungen wa 1 und

Spannungsabgriffs am Spannungsteiler kann die wa 2 des Relais R sind bei einer an den Klemmen E 6

höchstzulässige Amplitude der abgeleiteten Span- und El liegenden Hilfsspannung Uh von 110V

nung entsprechend den jeweiligen Verhältnissen in durch einen Schalter S1 parallel und bei einer Hilfs-

der zu überwachenden Schaltungsanordnung gewählt 40 spannung Uh von 220 V durch einen Schalter 52 in

werden. Reihe geschaltet.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein - Zur Verlängerung der Haltezeit der erfindungsge-Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anord- mäßen Anordnung ist parallel zur Ausgangsdiagonanung dargestellt. Die Anordnung enthält eine elek- len. des Brückengleichrichters B 2 zweckmäßigertronische Meßschaltung M, die über eine Eingangs- 45 weise ein den Kondensator C 9 enthaltender Zeitklemme E1 sowie eine der Eingangsklemmen E 2 bis kreis vorgesehen, der eine Diode D 3 und einen E 5 beispielsweise an eine zu überwachende Wechsel- Widerstand R 18 sowie einen dazu parallel angeordspannung angeschlossen ist. Die Klemmen E1 bis neten weiteren Widerstand R 19 aufweist. Der paral- E 5 sind über abschaltbare Vorwiderstände R 1 bis IeI zum Ausgang des Brückengleichrichters B 2 vor- R 9 mit der Eingangsdiagonalen eines Brückengleich- 50 gesehene Kondensator C10 dient zur Glättung,
richters B1 verbunden, an dessen Ausgangsdiagonale Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet in folein zur Ansprechverzögerung dienender Kondensator gender Weise: Tritt an der Eingangsklemme E1 und C1 angeschlossen ist. Parallel zum Kondensator C1 einer der entsprechend dem Nennwert der zu überist ein einstellbarer Widerstand R 10 vorgesehen, wachenden Spannung angeschlossenen Eingangsklemdem ein Spannungsteiler St, bestehend aus den 55 men E 2 bis E 5 eine zu überwachende Spannung Widerständen R 11 bis R 13, parallel liegt. An die auf, deren Amplitude eine höchstzulässige Amplitude mittels des Spannungsabgriffs A des Spannungsteilers erreicht bzw. übersteigt, dann wächst auch die an 5/ abgegriffene Spannung ist mit seiner Anoden-Ka- dem Spannungsteiler ST abgegriffene Spannung, die thoden-Strecke ein steuerbarer Gleichrichter (Thyri- die abgeleitete Spannung darstellt, über das übliche stör) T1 angeschlossen, dem eine aus einem Konden- 60 Maß hinaus an. Die Spannung am Kondensator C 2 satorC2 und der Primärwicklung h>1 eines Übertra- steigt dementsprechend an und erreicht eine Größe, gers Ül bestehende Reihenschaltung parallel ge- bei der der Thyristor Tl durchlässig wird. Es tritt schaltet ist; die Steuerelektrode des Thyristors Tl ist dann eine Entladung des Kondensators C 2 auf, die über einen Widerstand R 14 mit dem Kathodenan- mit einem Impuls durch die Primärwicklung w 1 des Schluß des Thyristors T1 verbunden. Die Sekundär- 65 Übertragers Ü1 verbunden ist. Dieser Impuls bewicklung w2 des Überträgers Ül ist über einen wirkt über die Sekundärwicklung w2 einen Span-Widerstand R 15 an eine Diode D1 angeschlossen, nungsabfall an der Diode D1, durch den der Thyridie parallel zur Steuerstrecke eines weiteren Thyri- stör T 2 durchlässig gesteuert wird. Damit wird ein

Stromkreis über das Filternetzwerk F, das Relais/? und den Brückengleichrichter B 2 geschlossen und der Ansprechvorgang für das Relais R eingeleitet.

Gleichzeitig erfolgt über den leitenden Thyristor T 2 und den Widerstand R 16 eine Entladung bzw. Umladung der Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers, wodurch sich die Spannung an der Primärwicklung iv3 des Übertragers Ü2 impulsartig ändert; an dem mit der Sekundärwicklung n>4 verbundenen Impulsausgang IA tritt dann als »Vorausimpuls« ein unverzögertes Auslösesignal auf, das zum sofortigen Abschalten der zu überwachenden Spannung verwendet werden kann.

Durch die Erfindung ist eine Anordnung zur Überwachung einer aus einem Strom oder einer Spannung abgeleiteten Spannung hinsichtlich einer höchstzulässigen Amplitude geschaffen, bei der außer einem üblichen Relaisausgang ein von einer elektronischen Meßschaltung unverzögert gesteuerter Impulsausgang vorhanden ist, über den in vorteilhafter Weise elektronische Schaltungsteile nachgeordneter Betriebsmittel sofort und unverzögert beeinflußt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Überwachung einer aus einem Strom oder einer Spannung abgeleiteten Spannung hinsichtlich einer höchstzulässigen Amplitude, bei der eine eingangsseitig von der abgeleiteten Spannung beeinflußte steuerbare Halbleiterschaltung mit Schwellwert ausgangsseitig mit der Steuerstrecke eines steuerbaren Gleichrichters verbunden ist, über dessen Anoden-Kathoden-Strecke ein Auslöserelais mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anoden-Kathoden-Strecke des steuerbaren Gleichrichters (T 2) über mindestens einen Kondensator (C 3) eine Primärwicklung (ve 3) eines Impulsübertragers (Ü2) angeschlossen ist, dessen Sekundärklemmen (n>4) einen Impulsausgang (IA) zur unverzögerten Abgabe eines Auslösesignals bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuerkreis des steuerbaren Gleichrichters (T 2) dienende, steuerbare Halbleiterschaltung ein Schaltungselement (Tl) mit Schwellwert und eine dazu parallel angeordnete Reihenschaltung aus einem Kondensator (C 2) und der Primärwicklung (wl) eines weiteren Übertragers (O1) enthält, an dessen galvanisch von der Primärwicklung (wl) getrennter Sekundärwicklung (m>2) die Steuerstrecke des steuerbaren Gleichrichters (72) angeschlossen ist, und daß das Schaltungselement (Tl) mit Schwellwert an die abgeleitete Spannung über einen Spannungsteiler (ST) angeschlossen ist, durch dessen Einstellung zusammen mit dem Schwellwert des Schaltungselementes (Tl) die höchstzulässige Amplitude der abgeleiteten Spannung vorbestimmt ist.