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Überspannungsschutzschaltung Die Netzgeräte elektrischer Geräte sind
in der Regel mit einem Netztransformator ausgestattet, mit dem einerseits eine galvaniche
Trennung des Gerätes vom Netz möglich ist und andererseits auf der Sekundärseite
Spannungen praktisch beliebiger Höhe erzeugt,werden tonnen. Oftmals erhalten die
Primärwicklungen dieser Transfoniatoren eine Reihe von Anzapfungen, mit denen das
Gerät für verschiedene Netzspannungen eingerichtet werden kann Wichtig ist dies
vor allem für Geräte, die häufig an Netzen verschiedener Spannungen betrieben werden
sollen. dabei kann es geschehen, daß der Netztransformator auf eine niedrige Eingangsspannung
-eingestellt-ist, die Umschaltung vergessen und das Gerät an eine hohe Spannung
angeschlossen wird. Dies führt zu wesentlich erhöhten Spannungen auf der Ausgangsseite,
die insbesondere für transistorisierte Geräte gefährlich werden können. Es sird
daher bei solchen häufig an Netzen unterschiedlicher Spannungen betriebenen Geräten
Einrichtungen vorzusehen, die beim Anschalten an zu hohe Netzspannungen das Netzgerät
sofort vom Netz trennen und so eine Eeschädigung des angeschlossenen Gerätes verhindern.
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Eine einfache Schutzeinrichtung stellt bereits eine entsprechend dimensionierte
Sicherung dar, die bei zu hoher Eingangsspannung du'rch den ebenfalls höheren Strom
anspricht.
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Die Sicherung kann eine Schmelzsicherung oder ein Schutzschalt er
sein. Eine solche Schutzeinrichtung ist aber bei Überspannungen nicht imner wirksam.
Dies ist regelmäßig dann der Fall, wenn sich kein genügend hoher'Strom ausbilden
kann, wie er zur Auslösung der Sicherung erforderlich wäre.
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Es ist auch bereits vorgesehen worden, auf der Sekundärseite des Netztransforinators
eine Einrichtung anzuordnen,.die bei Überspannung den Netzschalter auslöst. Einrichtungen
dieser Art haben den großen Nachteil, daß sie erst ansprechen, wenn die Spannung
auf der Sekundärseite bereits eine gefährliche
Höhe erreicht hat
und besonders bei großen Überspannungeneine Beschädigung des Gerätes kaum mehr vermieden
werden kann. Darüberhinaus verlangen solche Schutzeinrichtungen einen sehr hohen
Aufwand, es sir,å sekundärseitig sehr genaue Gleichspannungsmeßeinrichtungen erforder@ich.
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Zu beachten ist bei derartigen Schutzeinrichtungen ferner, daß auch
bei richtig gewählter Netzspannung während des Betriebes kurzzeitig Überspannungen
auftreten können. Dann soll jedoch eine Abschaltung nicht erfolgen, dar4t der Petrieb
nicht unnötig gestört wird. Die Ansprechzeit einer Schutzeinrichtung muß also einerseits
so kurz bemessen werden, daß beim Anschalten an eine zu hohe Spannung sofort die
Abschaltung erfolgt, andererseits muß sie so lang sein, daß bei kurzzeitigen Überspannungen
während des Betriebes nicht sofort abgeschaltet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eina-Schutzeinrichtung
für Netzgeräte zu schaffen, die diese beim Anschalten an gefährliche Überspannungen
sofort sicher abschaltet, bei kurzzeitigen Überspannungen während des Betriebes
jedoch genügend verzögernd wirkt und die außerdem möglichst einfach mit geringem
Aufwand aufgebaut werden kann. Die- Erfindung soll besonders vorteilhaft bei Geräten
anzuwenden sein, deren Netztransformator auf verschiedene Netzspannungen eingestellt
werden kann und die unter Umständen an eine zu hohe Spannung angeschlossen werden.
Diese Aufgabe wird durch eine auf der Primärseite des Netztransformators angeordnete
Schaltungsanordnung gelöst, bei der parallel zu den Netzspannungsklemmen in Reihe
mit einem sehr niederohmigen Widerstand ein Triac angeordnet ist', dessen Zündelektrode
einerseits mit einer Zweiwegschaltdiode und andererseits über eine Diode mit einem
über eine weitere Diode parallel zum niederohmigen Widerstand angeordneten Kondensator
verbunden ist, wobei die Zweiwegschaltdiode an einem Spannungsteiler angeschlossen
ist, dessen einer unmittelbar an der einen Netzspannungsklemme liegender Teilwiderstand
durch einen Kondensator
überbrückt ist und dessen anderer Teilwiderstand
über einen Gleichrichter an einem bei jeder Stellung des Netzspannungswählschalters
wirksamen Primärwicklungsteil des Netztransformators liegt. Im folgenden so'll die
Erfindung anhand der Fig. näher beschrieben und erläutert werden.
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Die Fig. zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.
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Die Primärwicklung des Netztransformators besitzt mehrere kbgriffe
Al bis A5, wobei der Abgriff Al für die niedrigste Netzspannung vorgesehen ist und
die übrigen für verschiedcne höhere Netzspannungen. Am Abgriff A1 parallel zum Wicklungsteil
W1, der bei jeder Stellung des Netzspannungswählschalters 'S2 wirksam ist, liegt
ein Spannungsteiler aus den Widerständen R2 und R3. Mit dem Gleichrichter D3 wird
die Wicklungsspannung gleichgerichtet. Parallel zum Widerstand R2 liegt der Kondensator
C2. Die Reihenschaltung aus dem Widerstand R1 und dem Triac TC ist zwischen den
Netzspannungsklemmen angeordnet.
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Der Widerstand Rl hat einen sehr kleinen Wert, der in der Hauptsache
durch den fUr die Auslösung der Sicherung bzw. des Schutzschalters S1 erforderlichen
Kurzschlußstrom bestimmt ist. Parallel zu diesem Widerstand liegt in Serie mit der
Diode D1 der Kondensator C1. Zwischen dem Mittelpunkt des Spannungsteilers und der
Zündelektrode des Triacs liegt die Zweiwegschaltdiode DC, weiter ist mit der Zündelektrode
über eine weitere Diode Dt der Kondensator C1 verbunden. Die Zweiwegschaltdiode
ist auch unter dem Namen Diac bekannt, sie ist nach Überschreiten eines bestimmten
Schwellwertes für Wechselstrom in beiden Richtungen durchlässig. Unter dem Namen
Triac ist ein steuerbarer Halbleiter bekannt, der ebenfalls für Wechselstrom in
beiden Richtungen durchlässig ist. I*an könnte hierfür analog auch die Bezeichnung
Zweiwegthyristor gebrauchen.
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Es sei angenommen, daß die Netzspannung höher ist als der gerade am
Netztransformator eingestellte Spannungswert. Beim Einschalten wird dann je nach
der Hc:he der Uberspannung der als Integrierglied wirkende Kondensator C2 mehr oder
weniger schnell aufgeladen, bis bei eier positiven Halbwelle die
zweiwegschaltdiode
durchbricht und den Triac zündet, wodurch die Primärseite kurzgeschlossen wird.
Der nur kurzzeitig während der positiven Halbwelle fließende Kurzschlußstrom wird
aber die Sicherung nicht zuverlässig auslösen, bei der nächsten positiven Halbwelle
würde andererseits eine neue Zündung des Triac nicht erfolgen können, weil der Kondensator
C2 erst wieder aufgeladen werden muß. Es ist aber bei der erfindungsgeinäßen Schaltung
mit einfachen Mitteln dafür gesorgt, daß der Triac, hat er erst einmal bei einer
positiven Halbwelle gezündet, dann auch während der folgenden negativen Halbwelle
gezündet bleibt. Durch die wegen des hohen Kurz schluß stromes am Widerstand Ri'
auftretende relativ hohe Spannungwird nämlich der Kondensator C1 über die Diode
D1 aufgeladen und entlädt sich mit dem Beginn der negativen Halbwelle über die Diode
D2 und die Zündelektrode des riacs.
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Auf diese Weise bleibt dieser auch während der negativen Halbwelle
leitend und die Dauer des Kurzschlußstromes reicht aus, um die Sicherung S1 ansprechen
zu lassen. Damit ist das Netzgerät vom Netz getrennt. Tritt während des Betriebes
kurzzeitig eine Überspannung auf, so soll das Setzgerät nicht sofort vom retz getrennt
werden, damit unnötige Betriebsunterbrechungen vermieden werden. Das Zeitverhalten
wird durch die ladezeit des als Integrierglied wirkenden. Kondensators C2 bestimmt..
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich mit geringem Aufwand
verwirklichen, es sind nur wenige Bauelemente nötig. Eine besondere Meßanordnung
für die negative Halbwelle ist entbehrlich, dennoch bleibt'der Triac auch während
der negativen Halbwelle gezündet. Auf diese Weise wird gewissermaßen eine Zun'dverstärkung
erzielt und die Schaltung spricht außerordentlich sicher an. Das Zeitverhalten kann
durch die Größe des Kondensators C2 beeinflußt werden1 die Höhe der Ansprechspannung
wird durch die Werte der Spannungsteilerwiderstände bestimmt. Außerdem hat diese
Schaltungsanordnung den Vorteil, daß sie in einen; weiten Bereich temperaturstabil
ist.