DE2002244A1 - Elektrische UEberstromschutzschaltung - Google Patents

Description

THE NATIONAL CASH COMPAIiY Dayton, Ohio (V,St.A.) Patentanmeldung Unset» Az.s 1159/Öermaiiy

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j Darf nicht geändert werden BLBXTRISCHB UBBRSTROMSCHUTZSCHALTQNO

Die Erfindung betrifft eine elektrische Uberstroraschutzschaltung. Es sind elektrische Schaltungen sum Schutz von Yerbrauohern bekannt» in denen der Verbraucherstrom überwacht wird, und dann ein Signal erzeugt wird, wenn ein bestimmter überstrom auftritt. In diesem Fall wird ein Neben* schlufipfad geschlossen, wodurch die Spannung am Verbraucher zusammenbricht, so da& dieser vor einer Zerstörung ge» echützfc wird« In bekannten Schaltungen dieser Art wird durch den niederohmlgen Nebenschlußpfad die Stromversorgung sehr belastet. Bs ist notwendig, um einen Kurzschluß der Stromversorgung zu vermeiden, einen Serienwiderstand vorzugehen, wodurch zusätzlich Energie verbraucht wird. Weiterhin tritt am Serienwiderstand ein zusätzlicher Spannungsabfall auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektrischen Schutzschaltung ohne die vorgenannten Nachteile.

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Überstroms chut zachalt uftg mit einer ersten und zweiten Klemme zur Verbindung mit einer.Stromversorgung, einer dritten und vierten Klemme zur Verbindung mit einem Verbraucher und einer Stromüberwachungsschaltung.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ohne Serienwiderstand «η die dritte und vierte Klemme angeschlosse nen ersten elektronischen Schalter, eine mit der ersten und

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zweiten Klemme und dem ersten elektronischen Schalter in Reihe geschalteten zweiten elektronischen Schalter« wobei die Stromüberwachungssohaltung mit einen ersten Steuerkreis für den ersten elektronischen Schalter und mit einem zweiten Steuerkreiß für den zweiten elektronischen Schalter verbunden 1st, und der zweite Steuerkreis eine Verzögerungsscbaltung enthält« wobei die Anordnung so getroffen 1st, daB in Betrieb die Feststellung eines einen bestimmten Wert überschreitenden Stromes durch die Stromüberwachungeschaltung die Brzeugung eines Steuereignales bewirkt, das. an den ersten Steuerkreis angelegt wird und bewirkt, daß der erste elektronische Sohalter in seinen leitenden Zustand geschaltet wird« und wobei das Steuersignal auch an den zweiten Steuerkrels gelegt wird« wodurch der zweit· elektronische Sohalter nach einer durch die Verztigerungssehaltung bedingten Verzögerung gesperrt wird.

Sin Ausführungebeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben,. Xn diesen zeigt

Flg. 1 eine die Erfindung enthaltende Schaltung und

Fig· 2 ein· Handa teuer schaltung für die Schaltung nach Fig. 1.

Die Schaltung nach Fig. 1 wurde in erster Linie für das Testen elektrischer Bauelemente* ζ. B. Transistoren, konstruiert. Mit ihr kann z.B. der Transistorinnenwiderstand gemessen werden.

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PUr darartige Zwecke verwendet man eine Spannungsquelle, die eine relativ hohe Spannung« z.B. 500 V Oleiohepannung erzeugt. Wenn die zu testenden Translatoren inner- · halb der vorgeschriebenen Toleranzbereiche liegen, ist die Strombelastung für die Spannungequelle im vorgeschriebenen Bereich. Die Spannungsquelle kann mit einer Kondensatoranordnung auegerüstet sein« die, trenn die Kennwerte der zu testenden Transistoren in den vorgeschriebenen Bereichen liegen,einen bestimmten Nennstrom liefern« wobei sie Jeweils in den einzelnen Pausen wieder aufgeladen werden.

Die Spannungequelle ist sohematlsqh bei 10 In Fig. 1 dargestellt. WMhrend die Spannungsquelle 10 mit einer Kon- ' de'naatoranordnung ausgestattet ist« können auch Spannungs- . " quellen verwendet werden, die eine so große Nennleistung besitzen, da8 sie ohnt Kondensatoren eine ausreichende Leistung abgeben können. In Pig. 1 wird, wie bereits gesagt, die Last 12 durch einen Transistor gebildet. Der negative Ausgangsleiter lh der Spannungsquelle ist, wie bei - *- 13 dargestellt, mit Masse verbunden. Der als Kurzschlufiwiderstand geschaltete Stromüberwachungewiderstand 16 ist alt dem Leiter 14 und der Belastung 12 verbunden. Der zweite Ausgang der Spannungsquelle weist somit ein positives Besugspotential in bezug auf den Leiter 14 auf. Der positive Ausgangsleiter der Spannungequelle ist mit einer Anordnung 18 verbunden,die Energie absorbiert oder speichert. Der ^ zweite Ansohlufl dieser Vorrichtung 1st über eine Diode 20 mit einem steuerbaren Schalter 22 verbunden. Die Anordnung 18 weist eine Induktivität 17 und eine Induktivität 18 auf, die parallel geschaltet sind und- einen niedrigen ohmechen Widerstand besitzen. Wenn die su testende Last 12 Ihre vorgegebenen Kenngrößen aufweist, bewirkt der durch die Induktivitäten fliesende Strom einen unwesentlichen Spannungsabfall an diesen. Die 'wesentliche Punktion der Anordnung 28 wird später im Zusammenhang mit einem Testfall beschrieben, bei dem die zu ^w

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testende Belastung außerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt.

Ale βteuerbarer Schalter 22 wird vorzugsweise ein Steuer· barer Gleichrichter z.B. ein steuerbarer Sillziumgleichrlohter verwendet. Der steuerbare Oleichrichter 22 halt so lange die positive Spannung von der Belastung 12 fern, bis er durch seine Steuerelektrode in den leitenden Zustand geschaltet wird. Wenn der steuerbare Gleichrichter 22 in seinen leitenden Zustand geschaltet ist, kommt praktisch die gesamte vco der Spannungsquelle erzeugte Spannung an die Belastung 12 zu liegen. Die Höhe des Stronflufles wird duroh die* Belastung und den Widerstand 16 bestiasnt. Wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand 16 in bezug auf eine Referenzspannung niedrig 1st» φ bleibt der steuerbare Gleichrichter 22 in seine« leitenden ,. Zustand, wie sp&ter noch näher beschrieben wird.

Der steuerbare Gleichrichter 22 wird duroh eine Spannung gesteuert, die duroh einen in Flg. 2 dargestellten Steuerfreie erzeugt wird. Die Klemme 24 ist mit einer geeigneten negativen Spannungsquelle verbunden. Die Bezugspunkte 25a und 25b liegen auf positiven Potential und sind jeweils alt Hasse verbunden· Der Stronflui von 24 nach 25a kann duroh den von Hand betMtigbaren Schaltet* 26 unterbrochen werden.

Die Relaisspule 28 in Flg. 2 und die parallel zu dieser gesohaltete Diode 40 werden in Serie alt der Diode 30 und den Schalter 26 gesehaltet, wenn letsterer geschlossen wird. Die Relaisspule 28 wirkt auf den in Fig. 1 dargestellten ψ Sohalter 42. Der Schalter 32 in Fig. 2 schließt einen Strompfad von der Klemme 24 Über die Relalsspule 38 nach Kasse. Dieser Sohalter wird duroh die Relalsspule 38 und andere Schalter, die duroh die Relaisspule 28 betätigt werden, ge« sohlossen. Der Sohalter, der durch die Relalsspule 38 und andere Schalter, die durch die Relaisspule 28 betätigt werden, werden spKter noch im einzelnen beschrieben. Wesentlich ist, da0 duroh das Schließen des Sohaltere 26 unmittelbar der Sohalter 42 in Fig. 1 geschlossen wird, der im Steuerfreie des Oleichrichters 22 angeordnet ist.

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Im Steuerkreia dea öieiohriöhters 22 ist eine weitere Spannungsquelle 50 vorgesehen, die über den Widerstand 54 dea Kondensator 52 l&üt wenn de* Sehalter 42 geöffnet ist. Über den geaehloasenen Schalter 42, den Widerstand 56 und die Steuerelektrode dee Gleichrichters 22 kann sich der Kondensator 52 entladen.

Durch die vorgenannte Entladung des Kondensators 52 entsteht ein positiver Impuls, durch den der Gleichrichter 22 in den leitenden Zustand geschaltet wird. W&Sjrend des kontinuierlichen Stromflußes über den Schalter 42 zur Steuerelektrode §8 entsteht am Widerstand"54 ein so großer Spannungsabfall* daß*, solange der Schalter 52 geschlossen ist, ein β neuer Steuerimpuls erzeugt weiten kann.

Wenn der steuerbare Gleichrichter 22 in seinen leitenden Zuband geschaltet wird, wird die'gesamte Spannung der Spannungsquelle 10» di© auch als Netzteil bezeichnet

■ in werden kann, an die Belastung 12 angelegt, die/Serie mit dem Widerstand 16 geschaltet ist. Wenn angenommenwird., daß ein Transistor als Belastung angeschlossen wird»-der getestet werden soll, so wird nur dann ein vorbestiisiatar Manns tr ©as fließen, wenn die au testenden Kenndaten dei Transistor» die vorgeschriebenen Wert® aufweiset» Uni sicher su stellen, dag der steuerbar® Gleichrichter 22 während der gans®n ¥estperlode in seinem leitenden Sustand verbleibt, wird die susätzlich® Spannungsquelle 50 verwendet», so daß | der Gleichrichter 22 auch im leitenden Zustand bleibt, wenn der gerade au testende Transistor keinen ausreichend, hohen Strcmfliäß ermöglicht, durch¹ den der Gleichrichter 22 nicht in de.as gewünschten leitenden Zustand gehalten werden könnte. Deshalb wird der positive Ausgang der Spannungb^ueiie 50 mit dem Widerstand 62 verbunden, der wiederum über di© ?orwärtediode 60 mit der Anode des Gleichrichters 22 verbunden ist. Der sweite Ausgang der Spannungsquelle 50 ist über den Leiter 61 mit- der Kathod© d©e Gleichrichters 22 verbunden. Durch diese Anordnung kann ein sehr kleiner StromfluU duroh @l«£ehr3«;htey 22 Aufrecht erhalten werden, der gorad®

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ausreicht, um diesen im leitenden Zustand zu halten, wenn er einmal durch die Ansteuerung an seiner Steuerelektrode 58 eingeschaltet wurde. Der Oleichrichter 22 kann somit durch einen sehr kleinen Strom durch die Belastung 22 nicht mehr gelöscht, d.h. in seinen Sperrzustand geschaltet werden. Die Diode 20 verhindert eine Teilung dieses Stromes zwischen der Belastung 12 und dem Netzteil 10.

Die Diode 64, die parallel zum Ausgang der Spannungsquelle 50 geschaltet ist, schützt diese,' wie spfeter noch beschriebenen wird, vor schädlichen Einwirkungen, die beim Testen einer Belastung, z.B. wenn diese die vorgeschriebenen Kennwerte nicht aufweist, auftreten können.

Mit den in Pig* 1 und 2 beschriebenen Schaltungen können Belastungen,die z.B. durch Transistoren gebildet werden können, getestet werden. Wenn also Transistoren, die die vorbestimmten Kennwerte aufweisen, als Belastung an die Testschaltung angeschlossen werden, wird die über dem Widerstand 16 abfallende Spannung unterhalb eines vorbestimmten Wertes bleiben, wenn eine Bedienungsperson den Schalter 26 in Pig 2 sohließt, so daß für eine vorbestimmte Zelt die Testspannung an die BelastungΛ2 zu liegen kömmt. Wenn eine ungewöhnlich hohe Spannung über dem Widerstand 16 abfüllt, bedeutet das, d*S der gerade getestete Transistor einen zu niedrigen Innenwiderstand aufweist, der praktisch einen KurzschluS darstellt. Wis allgemein bekannt» kann ein während des TestVorganges auftretender Kurzschluß im Transistor zur vollständigen Zerstörung desselben führen, besonders wenn die von der Spannungsquelle angelegte Testspannung über eine lungere Zeit an den zu testenden Transistor angelegt wird. Je kürzer die Zeit ist, während der eine Testspannung an die zu testende Belastung angelegt wird,Aflto gröfler ist die Wahrscheinlichkeit, daS dieser nicht durch den Testvorgang zerstört wird,uid dwto sicherer ist die Arbeitsweise "3er Vorrichtung

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mit einer Testspannung, die kleiner ist als die von der Spannungsquelle erzeugten Spannung. Nit der erfindungsgemäßen Torrichtung ist es möglich, die Testspannung so schnell wie möglich von dem zu testenden Transistor zu entfernen (weniger als 10Mikrosekunden) und die Spannungsquelle von der Belastung abzutrennen,so daß/unnötige Verlustleistung äußerst klein gehalten wird (schätzungsweise 60 Mikrosekunden) wobei innerhalb von 500 Millisekunden die Schaltung für wei« tere Testoperationen wieder betriebsbereit ist.

Ub einen überstrom abfühlen zu können, der den zu testenden Transistor zerstören könnte, wird ein Verstärker 66,der einen hohen Verstärkungsfaktor "besitzt, verwendet, ^j Mit diesem Verstärker wird die über den Widerstund 16 abfallende Spannung ausgewertet.

An die Klemme 68 wird eine Referenzglelohspannung angelegt. Dl· Referenzspannung liegt somit an einenEingang des Verstärker· 66,mit dem ebenfalls der mit einer Seite des Widerstands 26 verbundene Anschluß 70 verbunden ist. Mit der anderen Seite des Widerstands 16 ist der AnsohIua 72 verbund·!} <ter an den zweiten Verstärkereingang gelegt wird· Solang· der Spannung*abfall über den Widerstand 16 kleiner mis die B« f*r*nasspannune 1st» erzeugt der Ver· stärker 66 »in negative* AusgangaslgnaV das nicht Über die Diod« 76 weiiergtleitet werben kann. Sobald der Spannungeabfall über &*m Widerstand 16 jedoch grtiSer als die Referenz- spannung sn d*r Klenss* 68 wird« erzeugt der .Verstärker 66 ein positivee ÄusgiineBSignal,, das Über die Diode 76 auf den Leiter ?4 seaangt. Bkp leiter 7^ ist mit dem Punkt 78 wrbunden. Sas-afe m positive aignal um Punkt 78 wird der Transistor 80 von seinem geöffneten Zustand in seinen Sperrsustand geschaltet*

Der laiitter des Transistor 1st mit Masse verbunden. Seine Basis ist duroh die Widerstand· 86, 88 und 90 negativ

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vorgespannt. Diese Widerstände bilden einen Spannungsteiler. An die Klemme 82 wird eine positive und an die Klemme 84 wird eine negative Spannung angelegt.

Durch das an den Punkt 78 angelegte positive Potential wird die Spannung an der Basis des !Transistors in den positiven Bereioh verschoben, wodurch der Transistor gesperrt wird.

Kin plötzlich durch den Widerstand 16 fileSender Überstrom bewirkt also, daß der Transistor 80 sofort gesperrt wird. Wenn der Transistor 80 in seinen Sperrzustand geschaltet wird, ™ wird ein Rechteckeignal erzeugt, das an die NebensohluB- und Unterbrechungekreise.geleitet wird.

Künftig sollen der Verstärker 66 und die mit ihm verbundenen Elemente einsohliößlioh des Kollektor 96 des Transistors 80 als Detektorkreis bezeichnet werden. Der Transistor 80 und die mit ihm verbundene Vorspännungsanordnung bilden einen Teil des Detektorkreises. Sie sollen künftig als Signallnverter beteiohnet werden.

Der xwisohen die positive und negative Spannungsklemne gesohaltete Schalter 140 ist mit der Belastung parallel geschaltet. Sin wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die unmittelbare Überbrückung der Belastung 12 durch den steuerbaren Schalter 1*0. Wenn der Schalter 140, dtr durch einen steuerbaren Oleichrichter gebildet werden kann, geschlossen wird, entsteht ein Kreis vcn der Spannungequelle 10 über die energie^absorbierende Anordnung 28, den Oleiohriohter 22, den Schalter l40/den Widerstand 26 zurück iur Spannungequelle 10. An der Belastung 12 liegt nur die über dem Schalter 140 abfallende Spannung. Als steuerbarer Gleichrichter *l40 eigenet sich besondere ein steuerbarer Sillslungleiohriohter. Der Steuerfreie des Gleichrichters 140 enthält einen Tranaletor 126,der eine positive Vorspannung über die Klemme 120 erh&lt. Wenn der Transistor 80 leitet» entsteht ein Strompfad von der Klemmer 120 über den wider-

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stand 122 und den Widerstand 124 sum Kollektor 96 de» Transistor» Bo. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 124 dient ala positive Vorspannung für die Basis des Transistors 126, so da3 dieser Transistor gesperrt ist. Venn durch den Widerstand 16 ein plötzlicher Stromanstieg auftritt, wird über den Detektorkreis der Transistor 80 gesperrt, wodurch an seinem Kollektor 96 ein negatives Potential auftritt. Dieses negative Potential, daß durch die negative Spannung an der Klemme 92 bedingt ist« gelangt über die Widerstünde 94 und 124 an die Basis des Transistors 126. Dadurch wird der Transistor 126 in seinen leitenden Zustand geschaltet. m

Dem Steuerkreis des Gleichrichters Ikö ist eine negative Spannungequelle zugeordnet« die aus dem Transformator 98 und der BrückengleichrichtersohaltOB 100 besteht. Der negative Punkt der Brttckenachaltung wird durch den Widerstand 106,die Zenerdiode 104 und den Kondensator HO stabilisiert»

Die negative Spannung gelangt über flen Widerstand und den Widerstand 122 an den Kondensator 130. Wenn der Transistor 126 gesperrt ist, bleibt der Kondensator 130 auf eine negativen Spannung aufgeladen. Sobald jedoch der Transistor 126 leitend wird, entlädt sich der Kondensator über die Primärwicklung 154 eines Transformators und die m Kollektoremitters trecke des Transistors nach Kasse. Durch '"■ diese Sntladung wird in der SekundHrwickl'.^s dea Transformators ein Impuls induziert. Das eine Ende der Sekundär« wicklung 136 ist Über den Leiter 14 mit Masse verbunden. Der an dem anderen Ende entstehende positive Impuls steuert über den Widerstand 138 den Gleichrichter 240. Durch dea positiven Impuls an der Steuerelektrode des Gleichrichters wird dieser in den leitenden Zustand geschaltet.

Innerhalb von einigen Mikrosekunden nach Auftreten eines Uberstromes im Widerstand 16 wird somit der Qleich-

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riehter l40 in seinen leitenden Zustand geschaltet. Dl· Belastung 12 ist nun über den Oleichrichter 140 Überbrückt« ao dafl sie praktisoh spannungsfrei 1st. Der dadurch gebildete Belastungskrele für den Wetzteil 10 verläuft über die parallel geschalteten Induktivitäten 17 «2nd 19, die Diode 20, den Oleichrichter 22, den Gleichrichter l40 und den Widerstand 16. Durch diesen Stromkreis wird die Spannungs« quelle sehr stark belastet, so dafl die Gefahr einer Zerstörung derselben besteht, um dieser Oefahr aussuwelohen,müssen sich nun die in der Spannungequelle angeordneten Koadea-

α satoren entladen. Zuuerst wird nun mergle in den ladukfcivitüten 17 und 19 gespeichert, wodurch der Belaetungskreis praktisch induktiv gedämpft wird.

Gleichseitig mit der Energiespeicherung in den Induktivitäten 17 und 19 setzt in der Schaltung ein Ablauf ein, der den Sehalter 140 von der Spannungsquelle 10 trennt. Dieser Vorgang setst lur gleichen Zelt ein, zu der der Transistor 18 gesperrt wurde. Wenn der Transistor 80 gesperrt wird, wird das dadurch negativ werdende Potential an die Basis des positiv vorgespannten Transistors H^ gelegt. Die an die Klemme 214 angelegte positive Spannung erzeugt über die Widerstände 116« II8 und 94 eine positive Vorspannung für die Basis des Transistors 113.W*nn der Transistor 80

\ also gesperrt wird, wird der Transistor 113 leitend. Dadurch wird ein Stromkreis von der an Masse gelegten Klemme 102 über die Kollektoremitterstrecke des Transistors 213 und den Widerstand 112 an das negative Potential der Gleichrichte rbrüc leerschaltung geschlossen. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 122 kommt an den Widerständen 150, und an dem Kondensator 246 zur Wirkung,

Bevor der Transistor/in seinen nichtleitenden Zustand geschaltet wurde, lag, da der Transistor 223 gesperrt war, am Kondensator 146 keine Spannung. Wenn der Transistor 80 gesperrt und dor Transistor 213 leitend wird, wird die ein© Kondensatorplatte über den Transistor ViJi an »tease

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und die andere Platte auf die negative Spannung des Oleichriohtera 100 aufgeladen. Die Spannung« auf die der Kondensator 146 aufgeladen, wird, kann durch den Widerstand 148 eingestellt werden. .

Die eine Kondensatorplatte üea Kondensators l46 ist direkt und die andere Platte über einen negativen Widerstand 152 mit der Primärwicklung 154 verbunden. Wenn der Konden- · eator 146 aufgeladen wird« ist daa Blenent 152 gesperrt. Sobald der Kondensator 146 Jedooh auf eine bestimmte Ladung aufgeladen wird, wird das Element 152 leitend, wodurch der Kondensator wieder über die Printe-Wicklung 134 und das Sie» Λ ment 152 entladen wird. Dadurch wird in der Sekundärwicklung 156 ein positiver Impuls induziert* der über den Widerstand 258 an den steuerbaren Gleichrichter 160 angelegt wird. Als steuerbarer Gleichrichter 16Ο eignet sich ebenfalls baootans ein steuerbarer Slllzluogleichriohter. Durch den positiven Impuls an seiner Steuerelektrode wird der Gleichrichter 160 leitend.

Bevor der Oleichrichter I60 in seinen leitenden Zustand gesohaltet wurde, blockiert« er die Entladung des Kondensators 164· Der Kondensator 164 wurde also in einen aufgeladenen Zustand gehalten, auf den er durch die einen Transformator 162 enthaltende Spannungsquelle aufgeladen wurde. ' An die Prifo&rselte das Trane format ora 162 ist eine geeignete Weoheelapaan-jngequelld angeschlossen. Die Sekundlire ei te 1st - | über die Dioden 166 und 168, den Widerstand 170 und die Induktivität 172 nit dem Kondensator 164 verbunden.

Die Widerstünde i?4 und 176, die durch die Dioden 166 und 168 überbrückt werden, sind sehr hochchraig. Der Kondensator 164 wird jeweils in den Halbwellen aufgeladen, in denen die Dioden leitend sind.

In der Zeit in. der der Gleichrichter 160 leitend ist, liegt er in Serie mit dem Kondensator 1&4, dem Gleichrichter -22 und dnr Induktivität 172. Die Spannung, die der

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deneator 164 aufweist« wenn er voll aufgeladen let, lit vorzugsweise genauso groß,Jedoch von entgegengesetzter Polarität wie die von der Spannuogsquelle/erzeugte Spannung. Die an den Traneformator 262 angelegte Inergie muß also so vorgewählt werden, daß der Kondensator 164 auf ein· Spannung aufgeladen werden kann« die so groß ist wie die may1male Spannung von der Spannungiquelle 20.

VeAA der Gleichrichter 160 leitend .ist, konat die Kathode des Oleiohriohters 22 an dia Spannung zu liegen« die an Schluß genauso grol ist, wie die voa dar >-^A Spannungaquelle 10 erzeugt· Spannung. Zu der gleiche* Zeit zu der dl· Spannung des KoadaAsaters 164 zu dar der Spannuagsqu«ll· llÖ/iugefugt wird» entsteht ein Serienkreis, der durch die Energie absorbierende Vorrichtung 18, die Induktivität 172, den Gleichrichter 160, den Olelohrichter 140 und den Widerstand 16 gebildet wird. Im be»ug auf diesen Serienkreis 1st es wesentlich, daß die Induktivitäten in diesem Kreis, besonders die Induktivitäten 17 und 19, so bemessen sind, daß die entladung des Kondensators 164 so lange verzögert wird, dafl dl· Spannung in entgegengesetzter Polarität an Gleichrichter 22 mindesten* so lange an Ihn aufrecht erhalten vird, bis dieser Gleichrichter gesperrt ist. Dies· entgegengesetzte Spannung dl· den Gleichrichter 22 sperrt* bewirkt gleichzeitig dl· Ableitung der an Olelohriohter 22 entstandenen statischen Ladungen. Diese statischen Ladungen,dl· sioh angesammelt haben, sind entgegengesetzt zu denen der Induktivität 172 und schützen den Gleichrichter I60, so daß dieser aloht durch einen hohen Strom terateVt werden kann. Im Zusammenhang alt dieser Fonkticnsweiee kann dl· Induktivität 172 als Energiespeicher oder Snergie&bsorbierer angesehen werden.

Wi· bereite erwähnt, dient die Spannungequelle 50 zur Steuerung des Oleichriohters 22. D.h., für den Gleichrichter

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22 wird fiber den Wideretand 62 und die Diode 60 ein Haltekreis gebildet» Wenn jedoch die Spannung der Spannungequelle 50 viel niedriger als die Spannung der Spannungequelle 10 und de» Kondensators 164 isV entsteht an der Kathode des Oleichrichters 22 eine hohe positive Spannung,wodurch der Haltekreis «oeentan vonder Spannungequelle 50 getrennt

Die Diode 6*2 schützt die Spannungaquelle 50 vor diese« hohen positiven Stroeatoi, in denaie über den widerstand 62 einen »ebensohluflpfad su der Anöde des Gleichrichter* ,

22 bildet. Durch die Entladung des Kondensators 16* wird der Qleiohriohter 22 in seinen Sperrsustand geschaltet, wodurch die Spannungequelle 10 von dem Gleichrichter 1*0 abgetrennt wird. .

Wie bereits erwähnt, wird die Arbeitsweise des Gleich· riehtere 160 durch den Vnterbrechungskrels bestimmt» der ; eine Verzögerungsanordnung besitzt. Diese hat den Zweck sicherzustellen» dafl der Oleiohriohter 140 wieder leitend wird, um die Belastung 12 su schützen,bevor die Kapazität 164 entladen werden kann. Wenn der Kondensator 164 entladen würde bevor der Oleiohriohter l4o wieder leitend geworden ist, würde die Ladespannuhg des Kondensators 164 zu der Spannung der Spannungsqüelle 110 hinzuaddiert werden, wo- g durch die Spannung der Belastung ansteigen würde anstatt abzufallen. »

Durch die Verzögerlingeanordnung wird dies verhindert, in dem die Ladung des Kondensators/erst nach einer bestimmten Zeit das Element 152 in den leitenden Zustand schaltet. Die Verzögerungezeit kann durch Verstellen des Schleifers 147 am Widerstand 148 verändert werden. Durch die Regelung kann ein Kompromiß festgelegt werden zwischen der begrenzten Fähigkeit der Induktivitäten 17 und 19 Energie zu speichern und der Verzögerung der Bnergieentnahme von der Spaanungaquelle 10 über den Oleichrichter 24o, wobei sichergestellt

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werden muB, deJ der Gleichrichter l40 bereite betätigt wurde, bevor der Kondensator 264 entladen wird. Der Sohlelfer mufi to eingestellt werden, da§ die Verzögerungeselt let Hl« die Zeit, die erforderlieh let, um den Olelohr!enter I4o In den leitenden Zustand su schalten. Jedoch auf diese Zeit klein »ein,da in dieser Zelt mergle von der Spannungequelle 10 entnoonen wird, die In den Induktivitäten 17 und 19 gespeichert wird,

Haeh"dem der Olelohrichter 22 in den nlohtleitenden Zustand gee ehaltet wurde, treten noch einige Vorgänge auf. Da der Seriefecel* in de» die Induktivitäten 17 und 19» die Diode, 20, der steuerbare Gleichrichter 22 und der steuerbare Gleichrichter l40sade der Widerstand 60 liegen, getrennt wird, wenn 4er Oleichriohter 22 in seinen Sperrauetand gesohaltet wird« Wird auch der Stroaflul durch den Widerstand 16 unterbrochen, wodurch der Verstärker 66 kein Ausgangssignal erzeugt. Daduroh wird der Transistor 80 wieder In den leitenden Zustand geschaltet und die Transistoren 115 und 126 gesperrt, da Ihre Baien wieder positiv werden» Die steuerbaren Oleichrichter 140 und l60 kennen erst wieder be einflußt werden* wenn der Verstärker 66 . , erneut einen positiven Impuls erseugt· Direkt nach der Auftrennung des P Kreises entladen sich die Sekundärwicklungen 1^6 und 136 über die Dioden l80 und 282.

Wenn der Gleichrichter 32 in seinen Sperrzustand geschaltet wird, wird der Unterbrechungskondensafcor 164. an die von der Spannungequelle 10 erzeugte positive Spannung gelegt. Um die ünterbrechungs- bzw. Absehaltfunktion ausführen zu können, muß an den Transformator 162 eine Spannung»· quelle^ angelegt werden, damit der Kondensator 164' auf eine Spannung aufgeladen werden kann, die eine entgegengesetzte Polarität »de die von der Spannungsquelle 10 erzeugte Spannung aufweist. Während eines plötzlichen Unterbrechungsvorganges wird der Kondensator 164 auf die Polarität der Spannungsquelle 10 aufgeladen» Dadurch wird der Strom durch den

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Gleichrichter l6O unterbrochen und der Entladepfad des Kondensators 16U von diesem abgetrennt. Nach der Wiederaufladung des Kondensators loswird dieser über seine eigene Spannungequelle entladen, denn er wurde bei seiner Wiederaufladung auf die gleiche Polarität wie die Spannungsquelle 10 aufgeladen. Die Entladung und die Wiederaufladung erfolgt in etwa 500 Millisekunden.

Der Gleichrichter 22 bleibt in seinem/zustand, da

er erst wieder in seinen leitenden Zustand geschaltet werden m kann, wenn der Schalter 42 geschlossen bleibt. So lange der ^v Schalter 42 geschlossen bleibt,entsteht über dem Widerstand 54 ein so großer Spannungsabfall, daß mit der über dem Kondensator 52 stehenden Spannung der Gleichrichter 22 nicht in seinen leitenden Zustand geschaltet werden kann. Die Spannungaquelle 10 kann so lange nicht an die Last 12 angeschaltet werden, bis der Schalter 42 geschlossen und wieder geöffnet wurde, da nur durch diesen Torgang der Oleichrichter 22 in seinen leitenden Zustand geschaltet.werden kann. Der Schalter 42 kann deshalb als AUS-Schalter bezeichnet werden. '

. Nachdem die Spannungequelle 10 durch den Gleichrichter 22 von der Last 12 getrennt wurde, werden die Induktivitäten | 17 und 19, die,während der Gleichrichter 140 leitend war. Energie gespeichert haben, über die Dioden 184 und i86 entladen. Die gespeicherte Energie wird in Wärme umgesetzt. Kurzzeitig werden die Dioden l84 und 186 in Durchgangsrichtung geschaltet, wobei sie vom Strom der Spannungsquelle 10 /Flossen werden. Um vorzubeugen, daß sich eine sehr große Spannungeamplitude ausbildet, werden die -Dioden 184 und 3.86 in Durchlaßrichtung geschaltet. Die Widerstände 142 und 144 sind parallel zu den beiden Dioden l84 und 186 geschaltet. Zwischen beiden Dioden und zwischen betten Widerstände!ist eine Terbindung 188 vorgesehen, durch die der Anfangsspannungsstoß, der durch die Induktivitäten 17 und 19 erzeugt wird, zwischen den Dioden 184 und 186 aufgeteilt wird. Dadurch

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wird sichergestellt, daß beide Dioden in ihrer Durchlaßrichtung gleich vorgespannt sind und nicht durch eine erhöhte Spannung zerstört werden können. Nachdem die Dioden 184 und 186 in ihren leitenden Zustand geschaltet wurden, sind die Widerstände 142 und 144 praktisch vorn Ladepfad der Induktivitäten 17 und 19 getrennt, in dem nun die Dioden 184 und 186 liegen. Die Widerstände 142 und 144 haben einen großen Widerstand im Vergleich zu den Widerständen der Induktivitäten 17 und 19. Deshalb kann der Spannungsabfall über den Widerstanden 142 und 144 im Belastungslcreis ver naohläesigt werden.

In der vorangehenden Beschreibung wurde darauf verziohtet, die notwendigen Torrichtungen zu beschreiben, mit denen die Spannung von der Belastung getrennt wird, wenn der Test erfolgreich verlaufen ist. Mit den steuerbaren Ö1*1oh· Richtern, die durch Betätigen des Schalters 26 in ihren leitenden Zustand geschaltet wurden, und der Betätigung des Schalters 42 sowie dem darauffolgenden Offnen des Schalters 26 ohne die beschriebenen Funktionsweise der verschiedenen Kreise kann die Spannung von der Spannungsquelle IO nioht von der Belastung 12 getrennt werden. Um die Spannung von der Belastung zu trennen, durch die der Oleichrichter 140 nicht gestündet wurde, sind die Schalter 44 und 46, die von der Relaisspule 28 betätigt werden,und der Schalter 48 der von der Relaisspule 38 betätigt wird, vorgesehen. Die Schalter 44 und 46 sind mechanisch so mitteinander verbunden, daß ein Schalter schließt,bevor der andere öffnet, so daß durch die Erregung der Relaißspule 28 der Schalter 46 schließt, bevor der Schalter 44 öffnet. Gleichzeitig wurde auch die Relaisspule 38 durch Schließen des Schalter« 32 erregt. Somit ist der Sohalter 48 geöffnet, während die Schalter 44 und„46 gleichzeitig betätigt werden. Der Schalter 48 verhindert, daß unerwünschte Signale zum Punkt 78 gelangen, wenn der Schalter 26 geschlossen ist.

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Wenn der von Hand betätigbar© Schalter 2f> geöffnet wird,bricht das Feld über der Heiaisspule 28 zusammen, so daß der Schalter 44 schließt, bevor der Schalter 46 Öffnet. Ir schließt also, tfevor der UnterdrückungBschalter 48 öffnet, da der Schalter 48 nicht öffnen kann, bevor der Schalter 32, der durch die Relaisspule 28 betMtigt wird, geöffnet hat, so daß das an die Relaisspule 38 angelegte PeId zusammenbricht. Es ist üblich, die Relaisspulen 28 und 38 mit Bntladepfaden zu versehen, die durch die Dioden 40 und 4.1 gebildet werden.

Wenn der von Hand betätigte Schalter/geöffnet wird,, *--M entsteht kurzzeitig ein Strompfad über die Schalter 44, und 48 nach Masse, Während dieser Zeit entsteht ein Signal, das an den Detektorkreis angelegt wird und somit praktisch das Vorhandensein eines Überstromes simuliert. Durch dieses Signal wird über die. Diode 47 das an die Klemme 84 angelegte negative Potential über den Widerstand 90 nach Masse gelegt. Durch diesen kurzzeitigen Zustand entsteht an der Basis des Transistors 8O ein positives Signal, duroft das der Transistor 80 gesperrt und der Gleichrichter l4ö geöffnet wird» Mit geeigneten Relais kann dieser kurzzeitige Impuls so lange aufrechterhalten werden, daß der Unterbreohungekreie eingeschaltet werden kann. Bei bestimmten Schaltzuständen kann, sobald der Gleichrichter 140/seinen leitenden Zustand { geschaltet wurde, Strom durch den zurSpannungsquelie 10 parallel geschalteten Serienkrsis fließen. Dabei kann der

dar
Verstärker 66 und/ihm zugeordnete Detektorkreis so betätigt

werden, daß der Transistor 80 in seinem nichtvJ.eitend©n Zustand gehalten wird und zwar für eine Zeit, die größer ist als die VerzÖgerungszelt im ünterbrechungskreis. Di© Spannung der Spannungsquelle 20 1st von der Last 12 getrennt, da der Gleichrichter 140 genauso betätigt wird, als wenn ein defekter Transistor getestet würde» Sum Entfernen der Spannung von der Last wird also die gleiche Arbeitsweise angewendet, als * wenn ein Transistor getestet würdet der nioht die ihm auge-Kenngrößen, aufweist..

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Ira Rahmen der vorliegenden Erfindung acheint ea nicht notwendig zu sein, Anzeigemittel zu beschreiben, die der Bedienungsperson anzeigen, ob eine gerade getestete Belastung innerhalb oder Eufierhalb der vorgegebenen Kenndaten liegt, Ein entsprechendes Signal für eine derartige Anseigevorriohtung kann von der Klemme 19O₁ die mit de.ii Punkt 78 verbunden ist,abgegriffen werden. Bei einem einwandfreien Testobjekt bleibt das Potential der Klemme 290 negativ. Wenn dieses jedoch nicht In den vorgeschriebenen Grenzen liegt wird das Potential positiv, wodurch die bereits vorangehend beschriebenen Vorgänge ausgelöst werden.

Angenommen das Testobjekt weist keinen Fehler auf, so daß der Gleichrichter 240 nicht in seinen leitenden Zustand geschaltet wird, so muß dies der Bedienungsperson angezifxgw werden, damit sie den von Hand betätigbaren Schalter 26 öffnet, wodurch in bereits beschriebener Weise die Spannung von der Belastung entfernt wird. Sobald der Schalter 26 offen iet, erscheint an der Kies-e I90 Massepotential und,nachdem die Schalter 44, 46 und 48 betätigt wurden, kurz danach ein positives Signal« durc'r das der Oleich· riohter 140 in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. Diese Spannungssuatände können, falls erwünscht, an der Klemme 190 abgegriffen werden, um durch einen Aufzelchnungs Mechanismus der Bedienungsperson anzuzeigen., daß die Spannung entfernt wurde. Man kann also die Testergebnisse für jede Belastung aufzeichnen.

Wenn der Schalter 26 geöffnet ist und die Relaisspule 28 aberregt« kann der Schalter 42 geöffnet werden, so daß sich der Kondensator 52 auf eine Ladung aufladen kann, die ausreicht uns den steuerbaren Oleichrichter 22 anzusteuern. Wenn anschließend der Schalter 26 geschlossen wird und die Heiaisspule 28 erregt;, kann der Schalter &2 geschlossen werden, wodurch ein Steuersignal an den steuerbaren Oleichrichter 2<5 gelao.sfc. Die Reiaieepuie 28

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und die ihr zugeordnete 3pannungs<}uelle kann somit als Schaltvorrichtung für den normalerweise offenen Schalter 42 angesehen werden.

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Claims (8)

iCt!e:oxcmpiar j Patentansprüche:

1. Elektrische überatromschutzschaltung mit einer ersten und zweiten Klemme zur Verbindung mit einer Stromversorgung, einer dritten und vierten Klemme zur Verbindung mit einem Verbraucher und einer StromüberwaehungöKhaltung, gekennzeichnet durch einen ohne Serieriwiderstand an die dritte und vierte Klemme angeschlossenen ersten elektronischen Schalter (1*0), eine mit der ersten und zweiten Klemme und dem ersten elektronisohen Schalter (140) in Reihe geschalteten zweiten elektronischen Schalter (22), wobei die Stroraüberwachungsechaltung (16, 66, 80) mit einem ersten Steuerkreis (126, 130 usw.) für den ersten elektronischen Schalter (140) und mit einem zweiten Steuerkreis (113* 1*6, 160, 164 usw.) für den zweiten elektronischen Schalter (22) verbunden ist, und der zweite Steuerkreis (146, l60, 164 usw.) eine Verzögerungssohaltung (146, 148, 152) enthält, wobei die Abordnung so getroffen ist, da0 im Betrieb die Feststellung eines einen bestimmten Wert überschreitenden Stromes durch die Stromüberwachungsschaltung (16, 66, 80) die Erzeugung eines Steuersignalee bewirkt, das an den eraten Steuerkreis angelegt wird und bewirkt, dafl der erste elektronische Schalter (140) in seinen leitenden Zustand geschaltet wird, und wobei das Steuersignal auoh an den zweiten Steuerkreis (213, 146, 160, 164 usw.) .gelegt wird, wodurch der zweite elektronische Schalter (22) nach einer durch die Verzögerungsschaltung (146, 148, 152) bedingten Verzögerung gesperrt v/ird.

2. Elektrische überstromschutzsehaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungs- und Verbraucherreihensohaltung einen Energiespeicher (28) enthält.

3. Elektrische Uberstromschutzschaitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dafl der Energiespeicher (18) aus zwei Induktivitäten (17, 19) besteht.

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4. Kiektrlaehe Überstromschutzcchaltimg nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabtastschaltung (16, 66, 80) einen mit dem Verbraucher (22) in Serie geschalteten Widerstand (26) enthält.

5· Elektrische Überstromschutzschaltung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß" der erste elektronische Sohalter (I4O) aus einem gesteuerten Oleichrichter besteht.

6. Elektrische überstromschutzschaltung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, . H daß der zweite elektronische Schalter (22) aus einem steuerbaren Oleichrichter (22) besteht und der zweite. Steuerkreis (113, 146, 160, 164 usw.) einen Kondensator (164) und einen dritten elektronischen Schalter (160) enthält, der.mit dem zweiten elektronischen Schalter (22) in Reihe geschaltet 1st, und wobei der zweite Steuerkreis (113,146, 160,164 usw.) -eine Energiequelle (162) enthält, die den Kondensator (164) entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung des zweiten elektronischen Schalters (22) auflädt, und wobei der zweite Steuerkrele (113* 146, 160, 164 usw.) auf das Steuersignal anspricht, indem er den dritten elektronischen Schalter (160) in seinen leitenden Zustand schaltet.

7. Elektrische überstromschutzschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitem Induktivität (172) mit dem Kondensator (164) und dem dritten elektronischen Schalter (160) in Serie geschaltet ist.

8. Elektrische überstromschutzschaltung nach Anspruch 6 und 7$ dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des zweiten elektronischen Schalters (22) durch einen Schalter (42), der von einem von Hand betätigbaren Schalter (26) gesteuert wird, mit einer Spannungsquelle (50) verbunden 1st, wobei der Schalter (42) dann geschlossen wird, wenn der von

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Hand betfetigbiire Schalter (26) geschioGsen wird, wodurch ein Steuersignal an den zweiten elektronischen Schalter (22) gelegt wird» und wobei durch das Öffnen des von Hand betKtigbaren Schalters (26) eine mit eier Stromüberwachungssehaltung (16, 66, 80) verbundene Schalteranordnung (44, 46, 48) bewirkt, daß ein Steuersignal durch die Strornüberwaohungsschaltung (16, 66, 8o) erzeugt wird.

9> Elektrische ÜberstroEisohutzechaltung nach einem oder mehreren der vorangehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß die Yerzögerungssohaltung (146, 148, 132) ein Potentiometer (147, 248) enthält.

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