DE19640345A1

DE19640345A1 - Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Auslöseschaltung

Info

Publication number: DE19640345A1
Application number: DE1996140345
Authority: DE
Inventors: Ulrich Baumgaertl; Wolfgang Dipl Ing Roehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-03-26
Also published as: WO1998012784A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Auslöseschaltung mit einem von einem zu überwachenden Strom erregten Stromwandler, einer von dem Stromwandler gespeisten Gleichrichterschaltung und einer durch die Gleichrichterschaltung aufladbaren Kapazität.

Eine Stromversorgungsschaltung der genannten Art ist Bestandteil der in vielen unterschiedlichen Ausführungen bekannten elektronischen Überstromauslöser, die als Schutzorgan insbesondere in Niederspannungs-Leistungs schaltern verwendet werden. Ein Beispiel einer solchen Auslöseschaltung ist der US 4 631 625 A zu entnehmen.

Die erwähnte Kapazität dient insbesondere als Energiespeicher für einen die Auslösung bewirkenden Auslösemagneten. Die Funktion der Kapazität als Energiespeicher hat zur Folge, daß bei plötzlichen Anstieg des zu überwachenden Stromes die Spannung an der Kapazität relativ langsam ansteigt und deshalb die zum Auslösen benötigte Energie nicht sofort zur Verfügung steht. Hierdurch können Verzögerungen von 10 ms oder einem Mehrfachen dieses Wertes auftreten. Dies ist störend, wenn eine Auslösezeit in der gleichen Größenordnung gefordert ist.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen unerwünschten Verzögerungen zu vermeiden und damit zu einem verbesserten Ansprechverhalten der Auslöseschaltung beizutragen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen die Kapazität und die Auslöseschaltung ein in Abhängigkeit von einer an der Kapazität liegenden Spannung und einer vorgegebenen Schwellspannung steuerbares Schalt element geschaltet ist, und daß das Schaltelement bei geringer Größe des Stromes geöffnet ist.

Die Schaltung nach der Erfindung hat die Eigenschaft, daß die Kapazität stets auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist. Wird die Schwellspannung überschritten, so wird die Auslöseschaltung an die Kapazität angelegt, jedoch nach kurzer Zeit wieder durch das Schaltelement abgetrennt, wenn der zu überwachende Strom niedrig ist und dementsprechend nur ein geringer Ladestrom in die Kapazität fließt. Tritt nun ein höherer Strom auf, der eine schnelle Auslösung erfordert, so vergeht nur eine sehr kurze Zeit, bis an der Kapazität die zum Durchschalten des Schaltelementes benötigte Spannung erreicht ist. Damit wird der Auslöseschaltung die benötigte Energie rascher als bei den bisherigen Stromversorgungs schaltungen zur Verfügung gestellt.

Ein besonders rasches Ansprechen der Stromversorgungs schaltung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch zu erreichen, daß das Schaltelement als Spannungsregler ausgebildet ist.

Die Eigenschaften der neuen Stromversorgungsschaltung können noch dadurch vorteilhaft beeinflußt werden, daß das Schalt element, eine die Schwellspannung bereitstellende Spannungs quelle und ein die an der Kapazität liegende Spannung mit der Schwellspannung vergleichender Komparator durch CMOS-Bauele mente gebildet sind. Schaltelemente dieser Art zeichnen sich durch einen besonders geringen Eigenverbrauch aus, wodurch die Kapazität entsprechend gering belastet wird und ihre Ladung über längere Zeit erhalten bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in dem Schaltbild dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die in den Schaltbild gezeigte Stromversorgungsschaltung dient zur Versorgung einer elektronischen Auslöseschaltung A, die ein zur Auslösung eines Leistungsschalters LS in Abhängigkeit von einem durch einen Stromwandler W erfaßten Stromes I dient. Die zur Auslösung benötigte Energie wird aus dem Stromwandler W mittels einer Gleichrichterschaltung GL und einem durch diese über einen Regler R aufzuladenden Kapazität C bereitgestellt. Der von dem Stromwandler W erfaßte Strom ist in sehr großen Grenzen veränderlich. Für die Auslöseschaltung A ist es wesentlich, daß eine zur Auslösung ausreichende Energie im Bedarfsfall möglichst unverzögert zur Verfügung steht.

Wie das Schaltbild näher zeigt, ist zu diesem Zweck zwischen die Kapazität C und die Auslöseschaltung A ein Schaltelement S geschaltet, daß im Normalzustand, d. h. bei einem durch den Stromwandler W fließenden Strom I mit einer Größe unterhalb eines festgelegten Grenzwertes geöffnet ist. Das Schaltelement S ist vom Ausgang eines Komparators K steuerbar. Der Komparator K vergleicht die an der Kapazität C anliegende Spannung mit einer Schwellspannung U_s. Bei der Inbetriebnahme der gezeigten Schaltungsanordnung wird die Kapazität C über den Regler R aufgeladen, bis die Schwellspannung U_s ereicht und von dem Komparator K ein Steuersignal an das Schaltelement S abgegeben wird. Die Auslöseschaltung A wird dann mit der Kapazität C verbunden. Ist der von dem Stromwandler W erfaßte Strom 1 verhältnis mäßig gering, so sinkt die Spannung der Kapazität C rasch unter den Schwellwert U_s ab und das Schaltelement S wird wieder geöffnet. Dieser Vorgang kann sich periodisch oder in unregelmäßigen Abständen in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe des Stromes I wiederholen. Durch das Öffnen des Schaltelementes S wird somit erreicht, daß die Kapazität C stets auf eine gewisse Spannung vorgeladen ist und damit eine Grundenergie gespeichert ist.

Steigt der Strom I in dem Stromwandler W auf eine Höhe an, die eine Auslösung des Leistungsschalters LS erfordert, so ist die Nachladung der Kapazität C über die Gleichrichter schaltung GL und den Regler R entsprechend groß, so daß der Schwellwert U_s ständig überschritten bleibt und demgemäß das Schaltelement S geschlossen wird. Der Auslöseschaltung A steht auf diese Weise sofort die gespeicherte Grundenergie der Kapazität C zur Verfügung und erhält darüber hinaus über den Regler R zusätzliche Energie aus dem Stromwandler W.

Werden mit möglichst geringer Hilfsenergie arbeitende Bauelemente für das Schaltelement S, den Komparator K und die Spannungsquelle für die Schwellspannung U_s verwendet, so trägt diese Maßnahme zur Aufrechterhaltung der Ladung der Kapazität C über einen längeren Zeitraum bei. Geeignet sind insbesondere CMOS-Bauelemente.

Claims

1. Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Auslöseschaltung (A) mit einem von einem zu überwachenden Strom (I) erregten Stromwandler (W), einer von dem Stromwandler (W) gespeisten Gleichrichterschaltung (GL) und einer durch die Gleichrichterschaltung (GL) aufladbaren Kapazität (C), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kapazität (C) und die Auslöseschaltung (A) ein in Abhängigkeit von einer an der Kapazität (C) liegenden Spannung (U_c) und einer vorgegebenen Schwellspannung (U_s) steuerbares Schaltelement (S) geschaltet ist und daß das Schaltelement bei geringer Größe des Stromes (1) geöffnet ist.

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S) als Spannungsregler ausgebildet ist.

3. Stromversorgungsschaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Gleichrichterschaltung (G2) und die Kapazität (C) ein Regler (R) geschaltet ist.

4. Stromversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S), eine die Schwellspannung (U_s) bereitstellende Spannungsquelle und ein die an der Kapazität (C) liegende Spannung (U_c) mit der Schwellspannung (U_s) vergleichender Komparator (K) durch CMOS-Bauelemente gebildet sind.