DE1960662C3 - Anordnung zur Erfassung des Kurzschlusses eines an eine Stromversorgungsanlage angeschlossenen Verbrauchers - Google Patents
Anordnung zur Erfassung des Kurzschlusses eines an eine Stromversorgungsanlage angeschlossenen VerbrauchersInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/44—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities
- H02H3/445—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities of DC quantities
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Anordnung ist in der deutschen Patentanmeldung S 3242 Kl. 21c, 68/50, bekanntgemacht
am 23.10.1952, beschrieben. Anstelle der
üblichen Erfassung der Höhe des Stromes bzw. der Steilheit der Stromänderung als Kriterium für einen
Kurzschluß am Verbraucher (siehe z. B. DE-OS 38 416) wird dort günstigerweise die Spannungsänderung
als Störungsmerkmal herangezogen. Zur Erfassung der Störung wird über ein Differenzierglied der
Differentialquotient der Spannung gebildet. Als Differenzierglied kommt dabei ein Wandler ;cum Einsatz,
dessen Induktivität die Einsatzmöglichkeit bei der Kurzschlußerfassung prägt. Diese Induktivität ist nur
schwer genau zu bestimmen. Außerdem hängt sie bei der Verwendung eines Eisenkerns von der Hohe des
Stromes ab. Bei einem kernlosen Wandler ist die Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung
schlecht, und das Übersetzungsverhältnis wird von der Streuung beeinflußt. Der Ansprechwert beim Einsatz
der bekannten Anordnung ist demnach nur schwierig und ungenau einstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einstellbarkeit der eingangs angegebenen Anordnung
zur Erfassung des Kurzschlusses eines an eine Stromversorgungsanlage angeschlossenen Verbrauchers
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Bei dieser Schaltungsanordnung ist über den Ladestrom des Kondensators die zulässige Steilheit bei Spannungsänderungen und damit die Ansprechgrenze für den Kurzschlußfall genau und einfach einstellbar.
Bei dieser Schaltungsanordnung ist über den Ladestrom des Kondensators die zulässige Steilheit bei Spannungsänderungen und damit die Ansprechgrenze für den Kurzschlußfall genau und einfach einstellbar.
Die Schaltungsanordnung kommt vorzugsweise in Elektrolyse- und Elektrophorese-Anlagen zur Anwendung,
weil hier neben einer schnellen Kurzschlußerfassung auch die genaue, leichte Einstellbarkeit der
Ansprechgrenze von besonderer Bedeutung ist. Auch ist der Einsatz der Schaltungsanordnung günstig bei
2"· Geräten zur Flachauftragung von Metallschichten oder beim Formen durch Abtragen oder Entgraten, beispielsweise
von Turbinenschaufeln, bzw. beim elektrolytischen
Senken oder Formen von Aussparungen mit komplizierten Konturen aus beliebigen metallischen
Werkstücken. Bei diesen zum sogenannten Elysieren benutzten Geräten herrscht nur ein geringer Abstand
von etwa 0,3 mm zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug, so daß Berührungen und elektrische
Überschläge leicht vorkommen können. Damit das Werkzeug, das meist sehr kostbar ist, nicht zerstört
wird, muß die Anlage demzufolge bei einer genau definierten Ansprechgrenze sofort abgeschaltet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung im folgenden erläutert werden.
F i g. 1 zeigt in schematischer und
F i g. 2 in detaillierter Form ein Ausführungsbeispiel Ί5 der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
Die am elektrischen Verbraucher liegende Spannung üc bzw. eine Spannung, die der Verbraucherspannung
proportional ist, wird einer Schaltungsanordnung 1 zugeführt. Die Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung
U4 dieser Anordnung 1 ist einstellbar begrenzt. Im Summierungspunkt 2 wird die am
elektrischen Verbraucher liegende Spannung ue mit
dieser Ausgangsspannung ua, deren Polarität umgekehrt
wurde, verglichen. Weicht die Summe uc— uA von
Null ab, das ist dann der Fall, wenn sich die Eingangsspannung ue schneller ändert als sich die
Ausgangsspannung Ua ändern kann, so erscheint am
Ausgang des Schaltgliedes 3 ein Signal 11$ das z. B. zur
Warnung oder zur Ausschaltung der Anlage verwendet werden kann.
F i g. 2 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der auf diesem Prinzip beruhenden Schaltungsanordnung,
die im wesentlichen aus mehreren an die Potentialschicnen — £/& 0 und + (Jb angeschlossenen Transistorstufen
besteht. Die Spannung des elektrischen Verbrauchers ue
wird zur Leistungsverstärkung einem als Impedanzwandler wirkenden Transistor p\ zugeführt. An dessen
Emitter liegt dann die Spannung Ue negativ gegenüber
dem Nullpotential am Eingang einer die Änderungsgeschwindigkeit begrenzenden (steilheitsbegrenzenden)
Schaltung. Diese enthält einen Kondensator ku eine
Diodenanordnung ra» und einen Stromkonstanthalter, der aus einem Transistor pi, einer Zenerdjode /33 und den
Widerständen n, rg, no und r>i besteht. Der Stromkonstanthalter
treibt über die Diodensr.ordnung /74 einen
Vorstrom, der mit dem Widerstand Γ21 leicht eingestellt
werden kann. Der Kondensator k\ kann daher in positiver Richtung nur mit einem Strom geladen
werden, UtT kleiner als dieser Vorstrom oder höchstens diesem gleich groß ist Die Änderungsgeschwindigkeit
der am Kondensator k\ liegenden Spannung du*/d t ist so
in positiver Richtung durch den beschränkten Ladestrom begrenzt. Wird der Absolutbetrag der Spannung
Ue also mit einer Geschwindigkeit kleiner, die größer ist als es dieser Grenze entspricht, so wird der Absolutbetrag
der am Kondensator h liegenden Spannung größer als der Absolutbetrag der Spannung Ue- Wird der
Absolutbetrag der Spannung uE jedoch mit einer Geschwindigkeit kleiner, die kleiner ist als es dieser
Grenze entspricht, so bleibt der Absolutbetrag der Spannung am Kondensator i, genauso groß wie der
Absolutbetrag der Spannung ue- Der der steilheitsbegrenzenden
Schaltung 1 nachgeschaltete Transistor pi bewirkt eine Leistungsverstärkung der Kondensatorspannung
u*. Durch die aus dem Transistor p4 und den
Widerständen rn und rx2 gebildete Verstärkerstufe, in
der die Diode /I5 zur Schwellwertkompensation dient,
wird das Vorzeigen der Spannung umgekehrt, so daß die Spannung uA=-uk ist. Über die Widerstände r!3 uv.d r,4
werden die Spannungen Ue und uA in die ihnen
proportionalen Ströme fe und iA umgewandelt. Das
Schaltglied 3 besteht aus einer Transistorkippstufe, die im wesentlichen aus den beiden Transistoren p$ und pt,
sowie aus dem Kondensator fc und den beiden Widerständen η s, ne besteht An der Basis des
Transistors p$ werden die Ströme /f, Ia und der
Vorstrom iv, der durch den Widerstand r)9 festgelegt
wird, summiert. Der Transistor ps bleibt gesperrt,
solange der Strom iA kleiner ist als die Summe der
Ströme /fund iv- Die Signalspannung üsam Ausgang des
Schaltgliedes 3 ist dann Null. Wird der Strom iA jedoch
größer als die Summe der Ströme ie und /V — das ist
dann der Fall, wenn sich die Eingangsspannung ue schneller ändert als sich die Ausgangsspannung uA
ändern kann — kippt die aus den Transistoren ps und pt
gebildete Kippstufe um, und die Signalspannung Us am
Ausgang des Schaltgüedes 3 springt auf einen Wert, der
wesentlich größer als Null ist.
Die vorstehend beschriebene Anordnung ist zur Überwachung der Änderungsgeschwindigkeit bei kleiner
werdender Verbraucherspannung, wie beim Auftreten eines Kurzschlusses, geeignet. In einfacher Weise
läßt sich aber statt der Abfall- auch die Anstieggeschwindigkeit überwachen, wenn die Richtung der
Diodenanordnung /74 und entsprechend die des Vorstromes
umgekehrt wird. Auf diese Weise kann auch die Polarität der Eingangsspannung uc geändert werden.
Die Änderungsgeschwindigkeit läßt sich auch in beiden Richtungen überwachen, wenn anstelle einer einfachen
Diode O4 eine aus vier Dioden bestehende Diodenbrükke
eingesetzt wird. Für die beiden letzten Fälle muß die Einrichtung für die Erfassung der Summe der Ströme />
und /Ά entsprechend angepaßt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Anordnung zur Erfassung des Kurzschlusses eines an einer Versorgungsspannung liegenden
elektrischen Verbrauchers mit einer Einrichtung, die einen sprungartigen Einbruch einer der Verbraucherspannung
proportionalen Meßspannung erfaßt und die daraus ein den Verbraucher abschaltendes Signal ableitet und einem Schaltglied
zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß
— die Einrichtung einen Kondensator (k\) enthält,
der über eine in Sperrichtung gepclte Diode (ru) an die Meßspannung angeschlossen und von
dieser aufladbar ist,
— die Diode (m) aus einem Stromkonstanthalter
(P2, 113, n, r% Γ21) mit einem einstellbaren
konstanten Vorstrom in Durchlaßrichtung beaufschlagt ist, welcher Vorstrom derart bemessen
ist, daß bei einer Änderung der Meßspannung über die Diode (n*) höchstens ein in Höhe des
Vorstromes begrenzter Ladestrom, entsprechend einer betriebsmäßigen möglichen Änderung
der Versorgungsspannung in den Kondensator (k\) fließt und
— eine Vergleichseinrichtung (^3, γμ, Αθ) vorhanden
ist, die die Spannung am Kondensator (k\) mit der Versorgungsspannung vergleicht, und die
bei auftretender Differenz das Schaltglied (3) ansteuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (k\) jeweils
über einen als Impedanzwandler wirkenden Transistor (p\, pi) mit der am elektrischen Verbraucher
liegenden Spannung (ue) bzw. mit der die Polarität
umkehrenden Transistorstufe (p<) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Schaltglied (3) eine Transistorkippstufe (p$, pt)
vorgesehen ist, deren Eingang über ohmsche Widerstände (n3, γη) sowohl mit der am elektrischen
Verbraucher liegenden Spannung (ue) als auch mit
der in der Polarität umgekehrten Kondensatorspannung (uii) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
vorgestromte Diodenanordnung eine aus vier Dioden bestehende Diodenbrücke vorgesehen ist.
Priority Applications (6)
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GB5613970A GB1325369A (en) | 1969-11-29 | 1970-11-25 | Method and circuit for detecting a fault in an electrical system comprising a current supply installation and an electrical load supplied thereby |
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ES385988A ES385988A1 (es) | 1969-11-29 | 1970-11-28 | Procedimiento y dispositivo para vigilar el funcionamiento de un receptor electrico en caso de cortocircuito. |
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NL7016773A (de) | 1971-06-02 |
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ES385988A1 (es) | 1973-12-16 |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |