DE2019937B2 - Einrichtung zum schutz von in explosionsgefaehrdeten raeumen befindlichen verbrauchern und/oder messwertgebern - Google Patents

Description

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere in Reihe geschal-55 tete Strombegrenzungsschaltungen in der einen Lei-

Die Erfindung bezeiht sich auf eine Einrichtung tung angeordnet sind, daß die andere Leitung über zum Schutz von in explosionsgefährdeten Räumen zwei antiparallelgeschaltete Halbleiterdioden an befindlichen Verbrauchern und/oder Meßwertge- Schutzerde angeschlossen ist und daß beide Leitunbern, die über Leitungen mit außerhalb der explo- gen über zwei parallelgeschaltete Z-Dioden miteinan· sionsgefährdeten Räume befindlichen Schaltungstei- 60 der verbunden sind.

len verbunden sind, bei der in den Leitungen zwi- Die neue Schutzeinrichtung wird im folgenden an

sehen dem im explosionsgefährdeten Raum befindli- Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausfühchen Schaltungselement und dem außerhalb des ex- rungsbeispieles näher erläutert,
plosionsgefährdeten Raumes befindlichen Schal- Fig. 1 zeigt die vollständige Schutzeinrichtung mit

tungselement aus Transistoren bestehende Strombe- 65 einer aus zwei Transistoren und zwei Widerständen grenzungsschaltungen und Feinsicherungen angeord- bestehenden Strombegrenzungsschaltung und
net sind, welche Leitungen über Dioden mit Schutz- F i g. 2 die antiparallelgeschalteten Halbleitererde verbunden sind. dioden in Gleichrichterbrückenschaltune.

Übereinstimmende Teile sind in den Figuren mit des Transistors 1 bzw. 1' und den Emitterwiderden gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. stand 3 bzw. 3', der beispielsweise einen Wert von

In Fig. 1 ist die neue Schutzeinrichtung durch die 20Ohm hat. Über einen Vorwiderstand4 bzw. 4' von gestrichelte Umrandung kenntlich gemacht. Sie ver- etwa 3 Kilo-Ohm wird der Basis des Transistors 1 bindet beispielsweise ein Netzgerät 19 mit einem re- 5 bzw. Γ ein so großer Steuerstrom zugeführt, daß diegelbaren Verbraucher 7, der sich im explosionsge- ser sich im leitenden Zustand befindet Gleichzeitig fährdeten Raum befindet. Grundsätzlich kann die er- wird der zweite Transistor! bzw. 2', dessen Kollekfindungsgemäße Schutzeinrichtung im explosions- tor mit der Basis des ersten Transistors 1 bzw. Γ verfreien Raum oder zusammen mit dem zu schützen- bunden ist, im Sperrzustand gehalten, solange der den Verbraucher im explosionsgefährdeten Raum io über den Emitterwiderstand 3 bzw. 3' fließende untergebracht sein. Nutzstrom einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt.

Die gestrichelt umrandete Schutzschaltung besteht Steigt der Nutzstrom jedoch infolge einer Störung im Einzelnen aus zwei hintereinandergeschalteten über diesen Wert an, so wird der Spannungsabfall Strombegrenzungsschaltungen 14 und 14', die gleich am Emitterwiderstand 3 bzw. 3' immer größer, so aufgebaut und in dem einen, z.B. dem oberen Lei- 15 daß schließlich der zweite Transistor2 bzw. 2', der tungszug 12 angeordnet sind. Eine dtrartige Strom- von diesem Spannungsabfall gesteuert wird, in den begrenzungseinrichtung ist z.B. aus der deutschen leitenden Zustand gelangt. Die Kollektorspannung Auslegeschrift 1156881 bekannt. Sie begrenzen im des Transistors 2 bzw. 2', die ja gleichzeitig die Störungsfall den durch sie fließenden Strom, der vom Basis-Spannung von Transistor 1 bzw. 1' ist, sinkt. Netzgerät 10 zum Verbraucher 7 fließt, auf einen un- 20 Damit wird der Transistor 1 bzw. Γ mehr und mehr gefährlichen Wert. Die beiden Leitungen 12 und 13 gesperrt, so daß der Nutzstrom durch die gesamte sind dann noch durch zwei parallelgeschaltete Z-Dio- Schaltung auf einen bestimmten, noch zulässigen den S und 5' miteinander verbunden. Vor den Z-Dio- Wert begrenzt wird. Die Strombegrenzungsschaltung den in Richtung auf das Neztgerät ist noch je eine 14 bzw. 14' stellt im Begrenzungsfalle einen in sich Feinsicherung 11 bzw. 11' angeordnet. Die untere 25 geschlossenen Regelkreis dar, dessen Stromaufnahme Leitung 13 ist nach der Sicherung 11' durch zwei innerhalb eines gegebenen Spannungsbereiches kon-Paar antiparallel geschalteter Didoden8 und & bzw. stant bleibt.

8' und 9' bei 15 mit Schutzerde verbunden. Ferner ist Die Leitung 13 ist nicht direkt, sondern über die

in die Leitung 13 in Richtung auf den Verbraucher 7 antiparallelgeschalteten Dioden 8 und 9 bzw. 8' und ein Schutzwiderstand 6 eingefügt. Alle Schaltungsele- 30 9' mit Schutzerde verbunden. Damit wird erreicht, mente mit Ausnahme des Widerstandes 6 innerhalb daß nur dann eventuell auftretende Potentialausder passiven Schutzschaltung sind aus Sicherheits- gleichströme fließen können, wenn die zwischen dem gründen doppelt vorhanden, damit bei Ausfall eines Verbraucher 7 und dem Netzgerät 10 auftretenden Schaltungselementes das andere dessen Aufgabe mit- Potentialunterschiede größer als die Flußspannung übernehmen kann und der geforderte Explosions- 35 der Dioden, also bei Verwendung von Siliziumdi schutz bei Ausfall eines Bauelementes erhalten öden etwa 700 mV, sind. Der Schutzwiderstand 6 in bleibt. der Leitung 13 sorgt zudem für eine Begrenzung der

Die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung ist fol- Ausgleichsströme auf einen ungefährlichen Wert.
gende: Unzulässig hohe Spannungen zwischen den Für die vier Dioden läßt sich vorteilhafterweise ein

Klemmen 12 und 13 werden durch die Z-Diode 5 40 Brückengleichrichter als geschlossene Baueinheit ver- bzw. 5' abgefangen. Die Sicherungen 11 und 11' wenden. Der Anschluß eines solchen Brückengleichschützen die Z-Dioden dabei vor möglicherweise zu richters 16 in die Leitung 13 der Schutzschaltung hohen Kurzschlußströmen und ermöglichen gleich- zeigt Fig.2. Die Gleichstromanschlußklemmen ( + , zeitig die Verwendung preisgünstiger, handelsübli- —) des Brückengleichrichters 16 werden mit Schutzcher Dioden begrenzter Leistung. ₄₅ erde 15 und seine Wechselstromanschlußklemmen

Tritt im explosionsgefährdeten Raum am Verbrau- mit der Leitung 13 verbunden.

eher 7 ein Kurzschluß auf, so sorgt die Strombegren- Die Vorteile der neuen Schutzeinrichtung bestehen

zungsschaltung 14 bzw. 14' ihrerseits für eine Strom- insbesondere darin, daß sie auch noch dann ihre begrenzung innerhalb vorgegebener Grenzen. Der volle Schutzwirkung beibehält, wenn durch einen Be-Nutzstrom fließt bei den Strombegrenzungsschaltun- 50 triebsschaden im Verbraucher ein Schluß gegen gen 14 bzw. 14' über die Kollektor-Emitter-Strecke Schutzerde auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 In der Zeitschrift PROC. IEE, Vol.113, Nr. 12, Patentansprüche: vom Dezember 1966 ist auf S. 2070 bis 2074 bereits eine Einrichtung zum Schutz von in explosionsge-

1. Einrichtung zum Schutz von in explosions- fähideten Räumen befindlichen Verbrauchern begefährdeten Räumen befindlichen Verbrauchern 5 schrieben. Bei dieser bekannten Anordnung ist in und/oder Meßwertgebern, die über Leitungen den Leitungen zwischen dem im explosionsgefährdemit außerhalb der explosionsgefährdeten Räume ten Raum und dem außerhalb dieses Raumes befindbefindlichen Schaltungsteilen verbunden sind, bei liehen Schaltungsteil je ein Widerstand zur Strombeder in den Leitungen zwischen dem im explo- grenzung und eine Feinsicherung angeordnet. Zwisionsgefährdecen Raum befindlichen Schaltungs- xo sehen den Widerständen und der Feinsicherung ist element und dem außerhalb des explosionsge- jede der Leitungen über Z-Dioden mit Schutzerde fährdeten Raumes befindlichen Schaltungsele- verbunden. Dieser Aufsatz enthält ferner den Hinment aus Transistoren bestehende Strombegren- weis, daß zur Erhöhung der Betriebssicherheit der zungsschaltungen und Feinsicherungen angeord- Schutzschaltung die Z-Dioden in doppelter Ausfühnet sind, welche Leitungen über Dioden mit 15 rung parallel geschaltet zu verwenden sind.
Schutzerde verbunden sind, dadurch ge- In der älteren Patentanmeldung P1816553.2-32 kennzeichnet, daß ein oder mehrere in ist bereits eine Einrichtung zum Schutz von in explo-Reihe geschaltete Strombegrenzungsschaltungen sionsgefährdeten Räumen befindlichen Verbrauchern (14, 14') in der einen Leitung (12) angeordnet und/oder Meßwertgebern beschrieben, bei der die sind, daß die andere Leitung (13) über zwei Paar 20 Verbraucher und/oder Meßwertgeber über Leitunantiparallelgeschaltete Halbleiterdioden (8, 9; 8', gen mit abschaltenden und/oder strombegrenzenden 9') an Schutzerde angeschlossen ist und daß Mitteln mit Schaltungsteilen außerhalb des explobeide Leitungen (12, 13) über zwei parallelge- sionsgefährdeten Raumes verbunden sind. Diese Einschaltete Z-Dioden (5, 5') miteinander verbunden richtung zeichnet sich dadurch aus, daß in jeder sind. 25 Leitung eine aus Transistoren bestehende Strombe-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- grenzungsschaltung und eine Feinsicherung angeordnet durch die Verwendung einer bekannten net ist und daß zwischen Strombegrenzungsschaltung Strombegrenzungsschaltung, die aus einem ersten und Feinsicherung jede der Leitungen über zwei parin Längsrichtung geschalteten Transistor (1, 1') ausgeschalteten Z-Dioden mit Schutzerde verbunbesteht, über dessen Kollektor-Emitter-Strecke 30 den ist. — Diese Schutzanordnung kann nur für der Nutzstrom fließt, in dessen Emitterkreis ein solche zu schützenden Stromkreise verwendet werden, Emitterwiderstand (3) liegt und dessen Basis über die betriebsmäßig nicht geerdet werden dürfen,
einen Vorwiderstand (4) mit einem Kollektor Der Einsatz solcher Schutzeinrichtungen in Stromverbunden ist, sowie aus einem zweiten Transi- kreisen, die betriebsmäßig geerdet werden müssen, stör (2), der den Steuerstrom für den ersten Tran- 35 ist aus Sicherheitsgründen nur dann zulässig, wenn sistor (1) liefert, wobei dessen Basis-Emitter- alle nichtisolierten leitfähigen Konstruktionsteile Strecke parallel zum Emitierwiderstand (3) liegt, einer exgeschützten Anlage, z. B. Tragstützen und seine Basis mit dem Emitter des ersten Transi- Rohrleitungen, zum Ausgleich der Potentialunterstors (1) und sein Kollektor mit der Basis des schiede leitend miteinander verbunden sind. Die Erersten Transistors verbunden ist. 40 dung der Schutzeinrichtungen ist deshalb an die Po-

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- tentialausgleichsleitung anzuschließen. Üblicherweise kennzeichnet, daß die antiparallelgeschalteten ist die Erdungsklemme der Schutzeinrichtung direkt Halbleiterdioden (8,9; 8', 9') aus einem Brük- mit einer eigensicheren Leitung verbunden. Dadurch kengleichrichter (16) bestehen, dessen Gleich- liegt der eigensichere Stromkreis auf gleichem Potenstromanschlußklemmen mit Schutzerde (15) ver- 45 tial wie die Ausgleichsverbindung.

bunden sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Schutzschaltung der eingangs genannten Art anzugekennzeichnet, daß in die mit den Halbleiterdio- ben, die die geschilderten Anforderungen mit mögden (8,9; 8',9') verbundene Leitung (13) ein liehst geringem Aufwand an zusätzlichen Schaltungs-Schutzwiderstand (6) eingefügt ist. 50 elementen erfüllt und die vermeidet, daß eigensichere

Leitungen und Potentialausgleichsleitung im Betriebszustand direkt miteinander verbunden sind.