DE2056669A1

DE2056669A1 - Sicherheitsschaltung

Info

Publication number: DE2056669A1
Application number: DE19702056669
Authority: DE
Inventors: Martin J Rochester N Y Morgan (V St A)
Original assignee: Sybron Corp
Current assignee: Sybron Transition Corp
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1970-11-18
Publication date: 1971-08-19
Also published as: ZA707457B; KR790000034B1; NL7100040A; GB1341409A; JPS461066A; CA938669A; GB1341410A; DE2056669C3; DE2056669B2; FR2079352A1; NL165011B; NL165011C; US3631264A; FR2079352B1

Description

Anmelderin: SYBRON CORPORATION/ lloo Midtown Tower,
Rochester/ New York, 146o4, USA

SicherheitsSchaltung

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung mit
Eigensicherheit für elektrische Anlagen, wenn bei elektrischen Anlagen die Größe der an elektrische Einrichtungen übertragbaren Energie begrenzt ist, welche Einrichtungen Elemente enthalten, die gefährliche Effekte, wie Stoßbelastungen, Funken
o. dergl. Effekte verursachen können, wenn die Energieübertragung nicht begrenzt wäre, können Anlagen mit derartigen Einrichtungen als eigensicher bezeichnet werden, wenn die Energie derart begrenzt ist. In der Praxis wird die Eigensicherheit
normalerweise relativ zu speziellen Situationen definiert, bei denen die Effekte eine Entzündung von brennbarem Material oder eine sonstige Zerstörung bewirken könnten. Ferner hängt die
Definition von gesetzlichen Bestimmungen, Bedingungen der. Versicherungen u. dergl. ebenso wie von technologischen Überlegungen ab. Die Erfindung betrifft insbesondere die Eigensicherheit in diesem speziellen Sinne, betrifft jedoch auch die Eigensicherheit im allgemeinen Sinne.

Eine elektrische Anlage mit Eigensicherheit hat einen
sicheren Teil, eine Schranke und einen gefährlichen Teil, wobei

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alle Teile elektrische Elemente enthalten.

Der sichere Teil wird als sicher bezeichnet, weil irgendwie auftretende Schäden gewöhnlich auf den sicheren Teil beschränkt sind. Im allgemeinen kann nur der sichere Teil eine elektrische Energiequelle für den gefährlichen Teil enthalten.

Der gefährliche Teil wird als gefährlich angesehen, weil ein Schaden eine Gefährdung dessen Umgebung verursachen kann, wenn infolge des Schadens elektrische Energie oberhalb eines Grenzbetrags in dem gefährlichen Teil auftritt. Im allgemeinen darf der gefährliche Teil keine mögliche Quelle für eine zu große elektrische Energie sein.

Die Schranke wird als Schranke bezeichnet, weil ihre Funktion darin besteht, den Betrag der elektrischen Energie zu begrenzen, die von dem sicheren Teil zu dem gefährlichen Teil übertragbar ist. Im allgemeinen verbindet die Schranke auch den sicheren Teil und den gefährlichen Teil zur übertragung elektrischer Energie innerhalb sicherer Grenzen.

Der gefährliche Teil kann einige Kilometer entfernt von der Schranke vorgesehen sein. Funktionsmäßig ist jedoch ein sicherer Bereich vorhanden, der an der Schranke endet, während ein gefährlicher Bereich an der Schranke beginnt. Der sichere Bereich enthält Energiequellen, wie Wechselspannungs-Netzleitungen und/oder andere Einheiten, die entweder elektrische Energiequellen sind oder zufällig dazu weiden können, beispielsweise durch Kursschlüsse oder durch Umschaltungen. Eine Schranke wirkt als eine Energiequelle, befindet sich in dem sicheren Bereich, steht jedoch mit dem gefährlichen Bereich in Verbindung.

In einer älteren Anmeldung (USA-Patentanmeldung Nr. 829 491

vom 2. Juni 1969) wurde eine Schranke beschrieben, für welche die

— 18 Wahrscheinlichkeit eines Versagens etwa 1 χ Io beträgt. Allgemein betrachtet versagt eine Schranke, wenn sie in einen derartigen Zustand gelangt, daß eine Energieübertragung oberhalb einer vorherbestimmten Sicherheitsgröße in den gefährlichen Bereich erfolgt.

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Eine der häufigsten Situationen besteht darin, daß der gefährliche Teil ein elektrisches Gerät ist, in welchem elektrische Funken oder eine Wärmeerzeugung, brennbare Dämpfe, Gase, Staub o. dergl. entzünden könnten, die sich in der Umgebung des Geräts, also in dem gefährliche^Bereich, befinden. Der sichere Teil ist andererseits eine Einrichtung mit Instrumenten, die elektrische Energiequellen sind oder dazu werden können, und die in einer elektrischen Schaltung mit dem gefährlichen Teil verbundeⁿsind. Es besteht jedoch keine wesentliche Entzündungsgefahr in der Umgebung des sicheren Teils, also in dem sicheren Bereich.

Andere elektrische Sicherheitsüberlegungen sind die Verhinderung von elektrischen Schlägen, die Bedienungspersonen gefährden könnten, sowie die Verhinderung von Beschädigungen der elektrischen Einrichtungen selbst. Schranken der hier interessierenden ' Art können auch für diese Zwecke Verwendung finden.

Im allgemeinen besteht eine Anlage aus einer Anzahl von Systemen, weshalb die Gesamtschranke eine Anordnung einzelner Schranken ist, entsprechend der Anzahl der nichtgeerdeten elektri- ~ sehen Verbindungen zwischen dem sicheren Bereich und dem gefährlichen Bereich. Eine Erdverbindung der Systeme ist in dem sicheren Bereich vorhanden und gewöhnlich trägt eine gemeinsame Erdleitung die Schrankenanordnung, da jede Schranke, wie im folgenden näher erläutert werden soll, geerdet ist und häufig auch eine Erdverbindung für die einzelnen Systeme bildet.

Baulich kann eine einzelne Schranke eine Blockstruktur haben, f mit einem Eingang am einen Ende und einem Ausgang am gegenüberliegenden Ende, sowie mit einem oder mehreren Erdungsanschlussen. Die verschiedenen Anschlüsse sind gut gegeneinander isoliert und sind, soweit dies möglich ist, so angeordnet, daß ungeeignete Verbindungen dazwischen nicht gemacht werden können, weder versehentlich noch absichtlich. Innerhalb der Blockstruktur ist eine Schaltung zur Durchführung der elektrischen Funktionen der Schranke vorgesehen, die weitgehend nicht reparierbar ist, beispielsweise durch Einkapselung der Schaltung. Im allgemeinen wird versucht, die Sehranke selbst möglichst narrensicher und betriebssicher zu machen.

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Die Schranke des erwähnten älteren Vorschlags besteht aus drei 5%-Widerständen, zwei 5%-Zener-Dioden, einer Sicherung und Bauelementen, einschließlich einer Wärmesenke und einer Stützstruktur, wobei alle Elemente eingekapselt sind. Wenn nur eine der elektrischen Komponenten einer Schranke ausfällt, soll nur dadurch eine Reparatur möglich sein, daß diese Schranke durch eine neue ersetzt wird, welche Folge praktisch dadurch gewährleistet ist, daß alle elektrischen Komponenten eingekapselt sind. Deshalb besteht die schließliche Funktion der Schranke darin, die Sicherung durchbrennen zu lassen, die ja sehr billig ist, so daß die um ein mehrfaches kostspieligeren Widerstände, Dioden und Bauelemente weggeworfen werden müssen. Die Verwendung der Schranke verursacht einen beträchtlichen Kostenfaktor, insbesondere wenn eine große Anzahl von Schranken vorgesehen werden muß. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Nachteile und Schwierigkeiten der erwähnten Art zu vermeiden.

Ein Schrankensystem zur Begrenzung der Übertragung von elektrischer Energie auf einen eigensicheren Betrag, enthält gemäß der ERfindung η einzelne Schranken, von denen jede eine Sicherung und zwei Widerstände in Reihenschaltung und eine Zener-Diode zur Begrenzung der Spannung an der Verbindung der Widerstände aufweist. Ein Hochspannungs-Wähler verbindet jede derartige Spannung mit einer Hauptschranke, welche eine spannungsbegrenzende Zener-Diode aufweist. Die Zener-Diode ist durch einen gesteuerten Gleichrichter überbrückt, welcher zündet, wenn die zuletzt genannte Diode übersteuert wird. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann der eine Widerstand einer einzelnen Schranke durch eine strombegrenzende Impedanz ersetzt werden, die aus Transistoren mit einer Eigenvorspannung besteht.

Durch die Erfindung werden deshalb die Kosten dadurch verringert, daß eine Schranke durch.zwei Schranken ersetzt wird, oder daß allgemein gesprochen n-Sehranken durch n+1-Schranken ersetzt werden, wobei die Struktur der-einzelnen Schranken derart vereinfacht ist, daß für verhältnismäßig kleine Werte von η die ursprünglichen Kosten dör.n4!-Schranken geringer als die ursprünglichen Kosten-der η-Schranken sind, und daß mindestens

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η-der n+l-Schranken mit einem geringeren Kostenaufwand ersetzbar sind als die η komplizierteren Schranken. Dies wird dadurch erzielt, daß die n+1-Schranke die im folgenden als Hauptschranke bezeichnet wird/ gemeinsam mit dem Rest der n+l-Schranken vorgesehen wird/ die im folgenden als einzelne Schranken bezeichnet werden. Die Hauptschranke besteht im wesentlichen aus einer einzigen Zener-Diode die durch eine ODER-Schaltung mit jeder der einzelnen Schranken verbunden ist. Jede einzelne Schranke besteht im wesentlichen aus einer Sicherung/ zwei Widerständen, einer Zener-Diode und einem Teil der ODER-Schaltung (z.B.. eine billige Schaltdiode). Durch die ODER-Schaltung bildet die Zener-Diode der Hauptschranke die zweite Zener-Diode jeder einzelnen Schranke, was mit anderen Worten bedeutet/ daß die einzelnen Schranken wie die Schranke mit | zwei Zener-Dioden. arbeitet, die in der genannten älteren Anmeldung beschrieben ist.

Soweit bisher beschrieben wurde, hat die Hauptschranke den Einfluß, daß eine Zener-Diode einer, vielleicht durch eine Fehlentscheidung bedingten Reparatur ausgesetzt wird, und kann darüber hinaus nicht allen einzelnen Schranken gleichzeitig zugeschrieben werden. Dadurch ist eine etwas geringere Eigensicherheit gegeben, als durch eine Schranke mit zwei Zener—Dioden, die eine derartige Eigensicherheit liefert, die den Versicherungsbedingungen mit Ausnahme der beiden gefährlichen Klassen genügt, in welchen Fällen Acethylen oder Wasserstoff vorhanden ist.

Gemäß der Erfindung kann jedoch die Hauptschranke mit einer schützenden gesteuerten Gleichrichterschaltung versehen werden, welche dieses Schrankensystem sicherer als das System des genannten älteren Vorschlags macht.

Gemäß der Erfindung können ferner die einzelnen Schranken so abgewandelt werden, daß eine Mehrfachschranke im höchsten Ausmaß eigensicher ist, selbst in der gefährlichsten Klasse mit Acethylen oder dergl. Atmosphären. Die Abwandlung besteht darin, daß einer der beiden Widerstände einer einzelnen Schranke durch einen strombegrenzenden Widerstand in der Form von zwei Transistoren mit Eigenvorspannung ersetzt wird.

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Gemäß der Erfindung ist ferner die Zener-Diode der Hauptschranke praktisch vor Ausfällen sicher, indem sie mit einer Stromkapazität versehen ist, die weit über dem Bedarf liegt. Ferner ist auch die Diode geschützt, weil die gesteuerte Gleichrichterschaltung einen Nebenschluß für Strom vorbei an der Diode bildet, falls die Diode übersteuert werden sollte.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Mehrfachschranke gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer abgewandelten Schranke, die P einen Reihenwiderstand in Form eines Feldeffekttransistors aufweist;

Fig. 3 ein Schaltbild eines bipolaren Transistor-Gegenstücks der einzelnen Schranke in Fig. 2;

Fig. 4 ein Schaltbild der Schranke gemäß dem genannten älteren Vorschlag, wobei jedoch ein Reihenwiderstand in Form eines Feldeffekttransistors vorgesehen ist? und

Fig. 5 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Reihenwiderstand in Form eines Transistors.

^ Fig. 1 zeigt n+1-Schranken, bestehend aus η einzelnen Schranken und einer Hauptschranke n+1. Von den einzelnen n-Schranken sind nurhvier dargestellt. Von zwei Schranken ist ein genaueres Schaltbild dargestellt.

Im Gegensatz zu der Schranke des genannten älteren Vorschlags fehlt bei der Schranke η eine Zener-Diode Z₂ und ein Widerstand R-. Jedoch hat die Hauptschranke n+1 diese Zener-Diode Z₂, welche über einen Leiter 6 mit einem äußeren Anschluß 7 der Schranke η verbunden ist. In dem Gehäuse 5 und in Epoxyharz o. dergl. mit dem Rest der Schrankenschaltung eingekapselt, ist eine Diode 8 vorgesehen, welche den Anschluß 7 mit der Kathode der Diode Z₁ verbindet. Da die Anode der Diode 8 mit der Kathode der Diode Z₁

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ORIGINAL INSPECTED

verbunden ist, wird eine positive Spannung an der Kathode der Diode Z₂ über die Diode 7 in Durchlaßrichtung an die Kathode der Diode Z₂ angelegt. Ein Vergleich der Zener-Spannungen der Dioden Z₁ und Z₀, deren Betrag in den Figuren angedeutet ist, zeigt, daß die Schranken und n+1 zusammen wie die Schranke nach dem älteren Vorschlag arbeiten, indem Z₂ vor Z, zündet. Das Fehlen eines Widerstands R₂ ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß dessen grundsätzliche Funktion bei der vorgeschlagenen Schranke darin bestand, eine zerstörungsfreie Prüfung der Schranke durch Impedanzmessungen an den Anschlüssen der Schranke zu ermöglichen. Da jedoch der Widerstand R₂ auch als Teil des vorherbestimmten Reihenwiderstands R. und R₃ der Schranke vorgesehen ist, wie in der Figur angedeutet ist, wurden beide erhöht, um praktisch denselben Reihenwiderstand wie bei der vorgeschlagenen Schranke beizubehalten. Eine Entfernung der Diode Z, zu einer Hauptschranke macht die Prüffunktion des Widerstands R₂ überflüssig. Da zwei Widerstände weniger als drei Widerstände kosten, wurde auf den Widerstand R₂ verzichtet.

Die übrigen einzelnen Schranken sind wie die Schranke η ausgebildet, wie durch die Schranke n-1 angedeutet ist, die ein Gehäuse 5 aufweist und äußere Anschlüsse 1 bis 4 und 7, welcher zuletzt genannte Anschluß mit einem Leiter 6 verbunden ist. Die beiden nichtbezeichneten Schranken am Afifang der Anordnung an der Oberseite der ERdleitung GB haben Gehäuse 5 und Anschlüsse 1 bis 4 und 7, wobei die Anschlüsse 7 in entsprechender Weise mit * dem Leiter 6 verbunden sind. Die Schaltung in allen Gehäusen 5 ist identisch mit derjenigen in den Gehäusen 5 der Schranken η und n-1, sind aber in den beiden oberen Schranken nicht dargestellt, mit Ausnahme derDioden 8»

Die Schaltung der Schranke n+1 ist wie bei den einzelnen Schranken eingekapselt und mit einem Gehäuse versehen, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Hier sind jedoch nur zwei äußere Anschlüsse vorhanden, ein Anschluß 9, über den der Leiter 6 eine Verbindung zu der Kathode der Zener-Diode Z, herstellt und ein Anschluß Io, über den die Anode der Zener-Diode Z₂

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mit der Erdleitung GB verbunden ist, welche auch als Stützeinrichtung für die Schranke n+1 dienen kann und die vorzugsweise mehrfach geerdet ist, wie am unteren Ende in Fig. 1 ersichtlich ist.

Die Dioden 8 der einzelnen Schranken enthalten eine ODER-Schaltung/ welche einen Höchstwert auswählt. Dies bedeutet, daß die Spannung an der Kathode der Diode Z₂ die höchste der Anodenspannungen der Dioden 8 ist. Diese höchste Spannung verursacht, daß die anderen Dioden in umgekehrter Richtung vorgespannt sind, wodurch die entsprechenden Schranken von dem Anschluß 9 abgeschaltet sind. Wenn ä.so beispielsweise die Schranke η die höchste Spannung an der Anode ihrer Diode 8 hat, und wenn diese Spannung groß genug ist, um die Diode Z₂ zu zünden, können die Anodenspannungen irgend einer der anderen Dioden 8 irgend einen Wert haben, selbst einen Wert der so groß ist, wie für die Zündung der Diode Z₂ erforderlich ist, was aber nicht möglich ist, solange die Diode 8 der Schranke η die höchste Anodenspannung hat. Während das Ausmaß der Eigensicherheit für das an die Anschlüsse 3 und der Schranke η angeschlossene Gerät (nichtdargestellt) größer als bei der vorgeschlagenen Schranke ist, hat folglich das an die Anschlüsse 3,4 der Schranke H-I angeschlossene Gerät eine etwas geringere Eigensicherheit (obwohl sie immer noch sehr hoch ist), weil die Schranke η die Diode Z₂ der Hauptschranke n+1 steuert. Die Wahrscheinlichkeit, daß beide Schranken η und n-1 gleichzeitig arbeiten müssen, ist jedoch vernachlässigbar gering.

Das in Fig. 1 dargestellte Schrankensystem bringt einen großen Kostenvorteil im Vergleich zu der erwähnten vorgeschlagenen Anordnung. Wie bereits erwähnt wurde, besteht eine Reparatur einer Schranke darin, daß sie weggeworfen und durch eine neue ersetzt wird. Gewöhnlich wird eine Schranke weggeworfen, weil ihre Sicherung durchgebrannt ist, welche eine der billigsten Komponenten ist, was im Falle der erwähnten vorgeschlagenen Schranke bedeutet, daß drei gute Präzisionswiderstände und ein ausgewähltes Paar von guten ZehB«rirQioden weggeworfen wird. Bei der Schranke gemäß der Erfindung werden jedoch nur eine Zehnerdiode und zwei Präzisionswiderstände weggeworfen, zusammen mit einer billigen Schaltdiode 8, deren Preis viel geringer als der Gesamtpreis einer

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ausgewählten Zenerdiode und eines Präzisionswiderstands ist.

. Während die Hauptschranke η nach den bisherigen Ausführungen zumindest ein besonderes Gehäuse, eine Anschlußstruktur und eine Diode Z₂ hinzufügt, werden die Kosten dafür auf bis zu 50 einzelne Schranken verteilt. Die Zenerdiode Z₀ kann jedoch so aus— gewählt werden, daß die Zuverlässigkeit in gewisser Hinsicht erhöht wird, wodurch sich eine zusätzliche Wirtschaftlichkeit ergibt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Diode Z₂ eine 5QWatt-Diode ist. Obwohl diese etwa zehnmal so teuer wie eine Diode mit geringerer Leistung ist, welche an dieser Stelle genauso gut. arbeiten würde, ist nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls der Diode Z₂, sondern auch die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls einer Diode Z, in einer einzelnen Schaltung verringert. (| In anderen Worten besagt dies, daß die Wahrscheinlichkeit für die Durchführung des Austausche einer Schranke auf Grund von Fehlern verringert ist, die nicht durch den Ausfall einer Sicherung bedingt sind, sowie durch den Ausfall einer Sicherung auf Grund innerer Fehler in der Schranke.

Die Auswahl der Diode Z„ für eine höhere Leistung ermöglicht eine hohe Auslegung der Sicherung F. Deshalb kann im Gegensatz zu dem genannten älteren Vorschlag, bei dem eine schnell ansprechende Sicheruch mit 1/8 Ampere Verwendung findet, in den einzelnen Schranken eine schnell ansprechende Sicherung für 1 Ampere Verwendung finden. Dadurch wird ein Durchbrennen der Sicherung auf Grund von solchen Spannungsstoßen verhindert, welche J durch die Zener-Wirkung der Schranken unterdrückt werden können.

Da die Sicherung F langsam ansteigende Spannungsstoße mit verhältnismäßig hohen Stromstärken aufnehmen kann, wird der Widerstand R, als gewickelter Widerstand aus zwei Watt-Draht ausgebildet, so daß er wie eine Trägsicherung arbeitet. Deshalb öffnet ein langsamer Anstieg auf 1 Ampere, wobei die schnell ansprechende Sicherung F nicht durchbrennt, immer noch die Wicklung des Widerstands R,, da 25 Watt in dem Widerstand R₁ zu einem . schnellen Durchbrennen dessen Wicklung führen.

Die Schaltung der Hauptschranke η enthält einen siliziumgesteuerten Gleichrichter 11, einen Widerstand 12 mit 1000 Ohm und

ine Zener-Diode 13 (39 Volt, 1/2 Watt), deren Anode mit dem

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Gatter des siliziumgesteuerten Gleichrichters über einen Widerstand 12 verbunden ist. Da die Kathode der Diode 13 mit der Anode des siliziumgesteuerten Gleichrichters 11 und mit der Kathode der Diode Z₂ verbunden ist, und weil die Kathode des Gleichrichters 11 mit der Anode der Diode Z₂ verbunden ist, wird offensichtlich der Gleichrichter 11 gezündet, wodurch sich ein Nebenschluß um die Diode Z₂ ergibt, wenn die Spannung an dem Anschluß 9 hinreichend ansteigt.

Dadurch soll die Diode Z₉ geschützt werden. Normalerweise wird der Gleichrichter 11 nicht wirksam, bevor die Spannung an einem Anschluß 1 einer einzelnen Schranke hinreichend hoch zur anfänglichen Zündung der Diode Z₂ wird, dann Z, an Stelle von Z₂ und dann wiederum Z₂, wobei jedoch die Sicherung F oder der Widerstand R, nicht durchbrennen. Dabei werden die beiden Dioden Z, und Z₂ übersteuert, im Hinblick auf die davon geführten Stromstärken, so daß der Spannungsabfall an diesen beträchtlich über ihrer nominellen Zündspannungen ansteigen kann. Dieser Anstieg ist ein Maß für den Strom durch die Diode Z₂, und der Gleichrichter 11 soll einen Nebenschluß für die Diode Z₉ bilden, wenn ein solcher Anstieg vorliegt, daß der Strom durch die Zener-Diode eine solche Höhe erreichen würde, daß die Diode Z₂ beschädigt wird. Wenn die Spannung am Anschluß 9 diesen Wert erreicht, zündet die Diode 13 den Gleichrichter 11. Da eine Zündung des Gleichrichters 11 praktisch die Kathode der Diode Z₂ über den sehr kleinen Anoden-Kathodenwiderstand des gezündeten Gleichrichters erdet, wird dann die Diode Z₉ (und auch die Diode Z^) abgeschaltet. Sobald der Gleichrichter 11 gezündet ist, bleibt er weiterhin gezündet, bis er von der angeschlossenen Stromquelle abgeschaltet wird. In der Praxis wird der Gleichrichter 11 durch das Durchbrennen der Sicherung F oder des Widerstands R, abgeschaltet. Der Gleichrichter 11 kann selbstverständlich viel höhere Stromstärken führen als jedes andere Element in der Schaltung der Schranke. Da der siliziumgesteuerte Gleichrichter normalerweise gezündet ist, ist er praktisch ausfallsicher, im Vergleich zu den normalerweise nicht gezündeten Zener-Dioden, die nur während der kurzen Zeitspanne gezündet werden, die zum Durchbrennen der Sicherung benötigt wird.

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Bei dem bisher beschriebenen Aufbau der Schrankenanordnung in Fig. 1 entstehen im allgemeinen geringere Investitionskosten und geringere Unterhaltungskosten als bei den Schranken entsprechend dem genannten älteren Vorschlag. Beispieleweise sind weniger Komponenten in den einzelnen Schranken vorhanden, die ausfallen können. Je geringer die Anzahl der Komponenten ist, desto geringer ist offensichtlich die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen auf Grund von Ausfällen der Komponenten. Ferner ist im Vergleich zu dem Gegenstück bei dem älteren Vorschlag die Zener-Diode Z₂ der Schranke η + 1 praktisch vollständig sicher gegen einen Ausfall. Schließlich ist die Wahrscheinlichkeit des unnötigen Durchbrennens der Sicherung wegen deren Ausfall bei den einzelnen Schranken geringer als bei dem älteren Vorschlag, bei dem die Sicherung schwächer ausgelegt ist, weshalb auch das Auswechseln billiger ist.

Solange sichere Energiebeträge auftreten, sind die Schranken nicht nur Gleichspannungsanschlüsse, welche einen Teil einer Übertragungsleitung bilden, welche sichere Teile and gefährliche Teile einer Anlage mit Eigensicherheit verbinden. Diese Teile sind in den beiden oberen Schranken in Fig. 1 als Gleichspannungsquellen und Wechselspannungsquellen und als Widerstände dargestellt, die eine mehr oder weniger lange Übertragungsleitung abschließen. Die normale Rolle der Übertragungsleitungen besteht darin, die Gleichspannungsquellen mit den entsprechenden Belastungswiderständen zu verbinden. Die Wechselspannungsquellen, welche z.B. Wechselspannungs-Netzleitungen darstellen, können ^ eine Einrichtung zum Schalten elektrischer Energie (Wechselspan- ^ nung oder Gleichspannung) in die Übertragungsleitungen sein, bei unsicheren Beträgen, gewöhnlich bei Zwischenfällen. Die Darstellung von Schaltern an dieser Stelle soll nicht bedeuten, daß es sich notwendig um übliche Schalteinrichtungen handelt, da vielmehr die Gefahr dargestellt werden soll, daß die Wechselspannung ; an eine übertragungsleitung angeschlossen wird, gleichgültig, welche Einrichtungen vorgesehen sind. Die Art der Geräte, die den sicheren und den gefährlichen Teil bilden, ist nicht wesentlich, da es sich funktionsmäßig in allen Fällen um elektrische Energiequellen und um die Last dieser Energiequellen handelt.

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Das Ausmaß der Eigensicherheit der Schrankenanordnung in Fig. 1 kann erhöht werden, indem die Widerstände R₃ körperlich durch einen oder den anderen der Transistorausbildungen in den Fig. 2 und 3 ersetzt werden. Derartige Abwandlungen erhöhen zwar die Kosten, erhöhen aber auch die Eigensicherheit erheblich im Vergleich zu der Schranke nach dem älteren Vorschlag, welche für alle Atmosphären mit Ausnahme von Acethylen und Wasserstoff sicher ausgelegt ist. Die Abwandlungen in Fig. 2 und 3 ergeben jedoch eine Eigensicherheit des Sehrankensystems, die selbst für Acethylen, Wasserstoff und entsprechende Atmosphären ausreicht.

In Fig. 2 ist der Widerstand R₃ in Fig. 1 durch Feldeffekttransistoren 14 und 15 ersetzt. Der Quelle-Anschluß des Transife stors 14 ist mit der Abfluß-Elektrode des Transistors 15 über einen Widerstand 16 verbunden. Die Quelle-Elektrode des Transistors 15 ist mit dem Anschluß 3 über einen Widerstand 17 verbunden. Die Abfluß-Elektrode des Transistors 14 ist mit der Anode der Diode 8 und mit der Kathode der Diode Z- verbunden.

Die Widerstände 16 und 17 liefern eine Eigenvorspannung für die Feldeffekttransistoren. Die Spannung der Abfluß-Elektrode des Transistors 15 wird an dessen Gatter-Elektrode angelegt, und die Spannung am Anschluß 3 wird an die Gatter-Elektrode des Transistors 15 angelegt. Die Widerstände 16 und 17 sind so ausgewählt, daß bei dem größten normalerweise zu erwartenden Wert des Stroms von Abfluß zu Quelle der Widerstand zwischen Quelle und Abfluß jedes Feldeffekttransistors nicht mehr als etwa die Hälf- W te des Widerstands von R. beträgt, oder in jedem Fall so ist, daß die Summe der Widerstand von Quelle zu Abfluß gleich dem Widerstand des Widerstands R₃ ist. Gleichzeitig sollte ein solcher Wert des Abfluß-Quelle-Stroms die Feldeffekttransistoren etwa gerade bei ihren Pinch-off-Spannungen vorspannen. Als Folge davon ergeben höhere Ströme eine Vorspannung eines oder beider Feldeffekttransistoren oberhalb der Pinch-off-Spannung. Dadurch wird der Strom auf einen Wert begrenzt, der größer als der Normalwert ist, aber nicht wesentlich größer, wenn er nicht oder bis er groß genug wird, einen Lawinendurchbruch eines Transistors zu ■' erzeugen. Anfänglich tritt jedoch nur bei einem der Transistoren ein Pincheffekt auf, während es bei dem anderen nicht oder nahezu nicht der Fall ist. Wenn bei dem Feldeffekttransistor mit der

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Pinchspannung der Lawinendurchbruch auftritt, begrenzt der andere Transistor den Lawinendurchbruchstrom, bis er auch durchbricht. Die Wahrscheinlichkeit, daß bei beiden Transistoren ein Lawineneffekt auftritt, ist jedoch praktisch Null, selbst im Vergleich zu der Wahrscheinlichkeit, daß das Schrankensystem nicht das gewünschte Ausmaß an Eigensicherheit bringt.

Der Widerstand der Widerstände 16 und 17 hängt von den speziellen Stromstärken etc. der Feldeffekttransistoren ab. So haben z.B. zwei N3971-Feldeffekttransistoren einen maximalen Quelle-Abfluß-Widerstand von etwa 60 Ohm oder weniger, solange sie unterhalb der Pinchspannung arbeiten, also in dem sogenannten Triodenbereich arbeiten. Ferner wird dieser Wert von Abfluß-QuellenrWiderstand bei einer Eigenvorspannung von Null erreicht, I wobei die Widerstände 16 und 17 Widerstände von Null Ohm sind, was mit anderen Worten bedeutet, daß das Gatter und die Quelle des Transistors 14 direkt miteinander und mit dem Abfluß des Transistors 15 verbunden sind, während dessen Quelle und Gatter direkt miteinander und mit dem Anschluß 3 verbunden sind.

Bei einem gewissen Abfluß-Quellen-Strom in dem Bereich von 25 bis 75 Milliampere würde einer der zwei N3971-Transistoren einen Pincheffekt zeigen, dessen Folgen die erwähnten Folgen sein könnten.

Fig. 3 zeigt im Gegensatz zu Fig. 2 einen Bipolar-Transistor. Der Feldeffekttransistor 14 entspricht dem npn-Transistor 18 mit einem Basiswiderstand 19 und einem Emitterwiderstand 20 * zur Erzeugung einer Eigenvorspannung. Der Feldeffekttransistor 15 entspricht dem npn-Transistor 21 mit einem Emitterwiderstand 23 und einem Basiswiderstand 22 zur Eigenvorspannung. Die Zener-Dioden 24 und 25 verbinden die Transistor-Basiselektroden derart, daß eine Eigenvorspannung erfolgt und ermöglichen einen Stromdurchgang in beiden Richtungen.

Ein geeigneter npn-Transistor für die Schaltung in Fig. 3 ist ein 2N3053-Transistor. Andere geeignete Feldeffekttransistoren für das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 sind die Transistoren 2N4O91 und 2N4977, welche Widerstände 16 und 17 benötigen, deren Wert größer als Null ist. Im allgemeinen kann ein Transistor Verwendung finden, wenn die gesamten Vorspannungswiderstände und

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die Abfluß-Quellen-(oder Emitter-Kollektor-) Widerstände zusammen den Wert des Widerstands des zu ersetzenden Widerstands R-. erzielt.

Ersichtlich kann auch ein Transistor Verwendung finden. Die Verwendung von zwei Transistoren gewährleistet jedoch eine Redundanz für den Sicherheitswert. Beispielsweise ist der wahrscheinlichste Ausfallgrund für einen Feldeffekttransistor (oder einen bipolaren Transistor) der Auftritt eines Kurzschlusses zwischen dem Abfluß und der Quelle (oder dem Kollektor und dem Emitter), weshalb jeder Transistor im Ergebnis den anderen automatisch ersetzt, wenn dieser ausfallen sollte.

Die in Fig. 2 und 3 angegebenen Werte sind im Hinblick auf ^ die Beseitigung des getrennten Widerstands R₃ des erwähnten älteren Vorschlags a η «!gewählt. Gemäß der Erfindung kann jedoch lediglich der Widerstand R₃ des älteren Vorschlags durch einen einzigen oder durch zwei Transistoren ersetzt werden. In dieser Schaltung hat jede Schranke zu jeder Zeit ihre eigene Zener-Diode Z₃, aber ein einziger Transistor für R₃ würde etwa die Eigensicherheit erniedrigen, welche durch die beiden Zener-Dioden und die Sicherung der Schaltung gemäß dem älteren Vorschlag gegeben ist. Die Version mit zwei Transistoren für den Widerstand R₃ würde andererseits die Eigensicherheit der vorgeschlagenen älteren Schaltung beträchtlich erhöhen.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung entsprechend dem älteren Vorp schlag mit einem einzigen Transistor. Es ist ersichtlich, daß der Widerstand R₃ durch einen einzigen Feldeffekttransistor 26 ersetzt wurde, der einen Widerstand 27 für die Erzeugung einer Eigenvorspannung hat. Typische Feldeffekttransistoren sind 2N3971, 4091, 4392 und 4977, wobei der Widerstand R₃ in einem Bereich von etwa 15-60 Ohm maximal für einen Bereich des Widerstands der Eigenvorspannung zwischen Null und 45 Ohm liegen kann.

Fig. 5 zeigt einen einzigen bipolaren Transistor 29 an Stelle des Widerstands R-, welcher in den Fig. 2, 3 oder 4 Verwendung finden könnte. Hier ist einet E igen vor spannung durch Widerstände 30 und 31 und eine Diod© 32 gegeben, wobei eine Diode 33 einen Stromäujrchgang in beiden Richtungen ermöglicht. Die Werte können die selben wie in Ficj. 3 sein, mit der Ausnahme, daß die

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Dioden gewöhnliche 1N458 Dioden und nicht Zener-Dioden sind.

Die Verwendung von Transistoren für die Widerstände ergibt eine Erhöhung des Sicherheitsfaktors auf Grund der empfindlichen Stromregelung, also auf Grund der Strombegrenzung. Gewöhnliche Widerstände arbeiten normalerweise nicht in einem bedeutenden Ausmaß in dieser Weise, wenn sie nicht einen beträchtlichen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands haben. In jedem Fall sprechen sie auf Stromänderungen zu langsam an, um in Schranken eine geeignete Strombegrenzung zu ermöglichen.

Die Tatsache, daß die Verwendung dieses Sicherheitsfaktors eine Redundanz benötigt, um Schaltungen mit zur Zeit vorgezogenen Transistoren auszubilden, welche in geschlossenem Zustand ausfallen, im Gegensatz zu einem Ausfall in einem offenen Zu- ( stand, ist nicht als Einschränkung aufzufassen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Transistoren mit einem Ausfall bei offenem Zustand anzuwenden, sobald diese verfügbar sein sollten, wodurch der zusätzliche Transistor vermieden werden könnte, aber praktisch die selben Vorteile wie bei der Verwendung des zusätzlichen Transistors erzielt werden können.

Die dargestellten Schranken sind positive Schranken. Dies bedeutet, daß sie ihre Funktion für die Anschlüsse 1 positiv relativ zur Erde durchführen.(Sie wären Kurzschlüsse für die Anschlüsse 1 negativ relativ zur Erde, was deshalb eine Ausfall-Sicherheits-Bedingung ist.) Die negativen Gegenstücke existieren. Beispielsweise können alle Dioden in Fig. 1, 2 und 3 umgekehrt J werden, die n-Kanalfeldeffekttransistoren in Fig. 2 durch p-Kanalfeldeffekttransistoren ersetzt werden, und die npn-Transistoren in Fig. 2 können durch pnp-Transistören ersetzt werden. Die Schrankenanordnung führt dann ihre Funktion für Anschlüsse 1 aus, die negativ im Vergleich zur Erde sind (und ergeben eine Ausfall-Sicherheit durch eine Kurzschlußverbindung der Anschlüs- ;se 1 mit Erde, wenn diese positiv werden).

Das Schrarikensystem in Fig. 1 betrifft vorzugsweise Werte

von η zwischen IO und 50, obwohl η kleiner als 10 oder größer

■■'.»■- ■ . ■-■■■..

als 50 sein könnte. Je größer η ist, desto größer ist die Wirtschaftlichkeit, aber auch die Wahrscheinlichkeit ist umso größer, daß mehr als eine einzelne Schranke gleichzeitig eine Span-

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nung am Anschluß 7 hat, die zur Zündung der Diode Z ausreicht. Es ist zu beachten, daß sich die Redundanz darauf weitgehend stützt, eine Eigensicherheit zu gewährleisten. Wenn die Diode Z„ durch die Schranke η gezündet werden sollte, sollte dies zum Durchbrennen der Sicherung der Schranke η in wenigen Millisekunden führen. Gleichzeitig würde in den anderen Schranken die Diode Z, die entsprechende Sicherung während dieser wenigen Millisekunden durchbrennen. Unabhängig davon liefern die Sicherungen F und der Widerstand R, einen schnellen und langsamen Durchbrennschutz und außerdem hat eine Schranke immer den siliziumgesteuerten Gleichrichter 11, um einen Kurzschluß am äußersten Ende zu ermöglichen.

Die sicheren Teile der Systeme sind mit den Anschlüssen 1, 2 verbunden, während die gefährlichen Teile des Systems mit den Anschlüssen 3, 4 verbunden sind. Die Anschlüsse 2, 4 sind gewöhnlich geerdet. Während bei der dargestellten Anordnung der gefährliche Teil eines Systems aus Einrichtungen besteht, von denen jede einen geerdeten Anschluß und einen nicht geerdeten Anschluß hat, können einige Einrichtungen ungeerdet sein oder mehr als einen ungeerdeten Anschluß haben, in welchem Falle so viele einzelne Schranken für eine derartige Einrichtung vorhanden wären, wie diese ungeerdete Anschlüsse hat, wobei jede derartige Schranke mit ihrem Anschlüssen 2, 4 mit einer gemeinsamen Schaltung verbunden ist, die geerdet sein kann oder auch nicht. Die speziellen Parameter der Schrankenschaltung ergeben sich von den Spannungsund Stromstärkeparametern üblicher Gleichspannungssysteme. Es wird insbesondere bezweckt, die Spannung über den Anschlüssen 3, 4 auf etwa 30 Volt zu begrenzen, wenn eine effektive Belastung vorhanden ist, die bis zu etwa 250 Milliampere aufnehmen kann, aber normalerweise wesentlich weniger aufnimmt, und welche die beispielsweise 150 Ohm der Schranke tolerieren kann, sowie den Leitungswiderstand und den Ausgangswiderstand der Schranke durch die Anschlüsse 1, 2.

Diese speziellen Parameter, Systemanforderungen und Schaltungselemente sind nicht kritisch und können unterschiedlich sein. Es gibt Systeme mit höheren Spannungen, in welchen Gasentladungsröhren mit kalter Kathode, mechanische Schalter und dergleichen Ein-

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richtungen an Stelle der Zener-Dioden Verwendung finden könnten. Im allgemeinen können an Stelle der Zener-Diode irgendwelche
Einrichtungen Verwendung finden, welche gleiche Entladungseigenschaften haben, sowie eine geeignete Strombelastbarkeit und eine geeignete Entladungsspannung, also z.B. Tunneldioden.

Patentansprüche

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Claims

— X8 —

Patentansprüche

( 1J Eigensichejrheitsschaltung mit einer Kombination von Schranken, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination elektrische Energie übertragende einzelne Schranken enthält, daß eine Wähleinrichtung für elektrische Energie mit den einzelnen Schranken verbunden ist, um diejenige der einzelnen Schranken auszuwählen, welche den größten Betrag an elektrischer Energie weiterleitet, daß eine Hauptschranke mit der Wähleinrichtung verbunden ist, um die höchste elektrische Energie der Hauptschranke über die Wähleinrichtung zuzuleiten, und daß die Hauptschranke auf den höchsten Energiebetrag anspricht, um einen fc Energietransport durch eine der einzelnen Schranken oberhalb eines vorherbestimmten Betrags zu verhindern»
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schranken elektrische Energie übertragen und auf eine Spannung derart ansprechen, daß die Energieübertragung dadurch begrenzt wird, und daß die Wähleinrichtung auf eine Spannung anspricht, um die betreffende einzelne Schranke mit der Hauptschranke zu verbinden, und daß die Hauptschranke auf..eine Spannung anspricht, um die durch die betreffende einzelne Schranke übertragene Energie zu begrenzen.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

P zeichnet, daß die einzelnen Schranken Teile geschlossener Zweige bilden, welche durch die einzelnen Schranken übertragenen Strom führen, und daß sie auf eine Spannung ansprechen, um Strom von den entsprechenden Zweigen abzuleiten, und daß die Hauptschranke ebenfalls auf eine Spannung zum Ableiten von Strom aus einem der Zweige anspricht, von dem die betreffende einzelne Schranke einen Teil bildet.
4. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Schranke, eine zweite Schranke und eine dritte Schranke, welche einen Eingang und einen Ausgang haben, durch eine Hochspannungs-Wähleinrichtung mit Eingängen und einem

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Ausgang, wobei der Ausgang der ersten Schranke mit einem der Eingänge der Wähleinrichtung verbunden ist, wobei der Ausgang der zweiten Schranke, mit einem anderen Eingang der Wähleinrichtung verbunden ist, wobei der Eingang der dritten Schranke mit dem Ausgang der Wähleinrichtung verbunden ist, wobei die. erste Schranke und die zweite Schranke beide die Eigenschaft haben, Strom zwischen dem Eingang und dem Ausgang zu leiten, und die Spannung und den Strom am Ausgang zu begrenzen, wobei die Wähleinrichtung für die hohe Spannung an ihrem Ausgang einen Strom von derjenigen der ersten und zweiten Schranken abgibt, webhe die höchste Spannung an dem betreffenden Ausgang hat, und wobei die dritte Schranke Strom zwischen ihrem Eingang und dem Ausgang leitet,' nur wenn die Spannung an deren Eingang einen gegebenen Wert hat. *
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der ersten und der zweiten Schranken einen stromempfindlichen Widerstand hat, der zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeschlossen ist, um den betreffenden Strom zu leiten, und daß der Widerstand auf Stromstärken anspricht, um den entsprechenden Strom zu begrenzen.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

ze ichnet , daß der Widerstand der Elektrodenwiderstand eines Transistors 1st.
7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Elektrodenwiderstand eines bipolaren Transistors ist.
8. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Elektrodenwxderstand eines Feldeffekttransistors ist.
9. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch' gekennzeichnet, daß der Widerstand der Emitter-Kollektor-Widerstand eines bipolaren Transistors mit Eigenvorspannungist.

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10. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne t, daß der Widerstand der Quellen-Abfluß-Widerstand eines Feldeffekttransistors mit Eigenvorspannung ist.
11. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch die Reihenschaltung der Elektrodenwiderstände von zwei bipolaren Transistoren gebildet ist.
12. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch die in Reihe geschalteten Elektrodenwiderstände von zwei Feldeffekttransistoren gebildet ist.
13. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine mit dem Eingang der ersten und der zweiten Schranke verbundene Einrichtung, welche eine Strombelastung für diese beiden Schranken darstellt, wobei die Belastungen und das Ausgangssignal der dritten Schranke über einen gemeinsamen Anschluß angeschlossen sind, und durch eine weitere Einrichtung, welche an den gemeinsamen Anschluß und die Eingänge der ersten und der zweiten Schranke angeschlossen sind und elektrische Energie für die Erzeugung der Ströme in den Schranken liefert.
14. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste, zweite und dritte Zener-Diode, durch einen ersten und einen zweiten Widerstand, welcher erste Widerstand mit einer Elektrode der ersten Zenerdiode verbunden ist und welcher zweite Widerstand mit einer Elektrode der zweiten Zener-Diode verbunden ist, durch eine Hochspannungs-Wähleinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Eingang und mit einem Ausgang, um an dem Ausgang die höhere der Spannungen abzugeben, die gleichzeitig an die Eingänge gelegt werden, wobei der erste Eingang mit der einen Elektrode der ersten Zener-Diode, der zweite Eingang mit der einen Elektrode der zweiten Zener-Diode und der Ausgang mit einer Elektrode der dritten Zener-Diode verbunden sind, wobei jede Elektrode die gleiche Polarität wie die zugeordnete Elektrode hat, und wobei die Zener-Spannung der

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dritten Zener-Diode kleiner als diejenigen der ersten und zweiten Zener-Diode ist.
15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand eine erste Sicherung enthält, und daß der zweite Widerstand eine zweite Sicherung enthält.
16. Schaltung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine vierte Zener-Diode und einen siliziumgesteuerten Gleichrichter, welche vierte Zener-Diode mit einer Elektrode mit der einen Elektrode der dritten Zener-Diode verbunden ist, welcher siliziumgesteuerte Gleichrichter mit einer Elektrode mit' der einen Elektrode der dritten Zener-Diode verbunden ist, wel- J eher siliziumgesteuerte Gleichrichter mit einer zweiten Elektrode mit der anderen Elektrode der vierten Zener-Diode und mit der restlichen Elektrode mit der anderen Elektrode der vierten Zener-Diode verbunden ist, wobei die zweite Elektrode des siliziumgesteuerten Gleichrichters dessen Gatter ist, wobei die eine Elektrode der vierten Zener-Diode und die restliche Elektrode des siliziumgesteuerten Gleichrichters eine gleiche Polarität wie die eine Elektrode der dritten Zener-Diode haben, und wobei die Zener-Spannung der vierten Zener-Diode größer als die Zener-Spannung der ersten und der zweiten Elektrode ist.
17. Schaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand eine erste Siehe- " rung und daß der zweite Widerstand eine zweite Sicherung enthält.
18. Schaltung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Transistor mit drei Elektroden und einer Eigenvorspannung s-Schaltung, damit ein stromempfindlicher Widerstand zwischen zwei dieser Elektroden auftritt, welcher stromempfindliche Widerstand als ein strombegrenzender Widerstand an die eine Elektrode der ersten Zener-Diode angeschlossen ist, um einen dritten Widerstand darzustellen.

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19. Schaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor derart ausgebildet ist, daß dessen stromempfindlicher Widerstand nur in einer Richtung leitet, und daß eine Diode parallel zu dem letztgenannten Widerstand angeschlossen ist, um Strom in der entgegengesetzten Richtung zu leiten.
20. Schaltung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Transistor mit jeweils drei Elektroden, von denen jeder eine Eigenvorspannungs-Schaltung zur Erzeugung eines stromempfindlichen Widerstands zwischen zwei der Elektroden aufweist, welche Widerstände zusammengeschaltet sind, um einen strombegrenzenden freien Widerstand zu bilden, und welche Widerstände mit der einen Elektrode der ersten Zener-Diode verbunden sind, um einen dritten Widerstand zu bilden.
21. Schaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Transistoren ein bipolarer Transistor ist, so daß sein stromempfindlicher Widerstand nur in der einen Richtung leitet, und daß eine Diode parallel zu dem zuletztgenannten Widerstand geschaltet ist, um Strom in der entgegengesetzten Richtung zu leiten.
22. Schaltung nach Anspruch 14, gekennze ichne t durch einen Feldeffekttransistor, dessen Gatter und Quellenelektrode zur Erzeugung einer Eigenvorspannung verbunden sind, wodurch der Abfluß-Quellen-Widerstand durch den Stromdurchgang dadurch und durch die Eigenvorspannung bestimmt ist, und wobei der Abfluß-Quellen-Widerstand mit der einen Elektrode der ersten Zener-Diode verbunden ist, um einen dritten Widerstand zu bilden.
23. Schaltung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor, von denen die Quellenelektrode des einen Transistors mit der Abflußelektrode des anderen verbunden ist, wobei eine der restlichen Abfluß- und Quellenelektroden mit der einen Elektrode

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der ersten Zener-Diode verbunden ist, um einen dritten Widerstand als die Abfluß-Quellen-Widerstände der Feldeffekttransistoren in Reihenschaltung zu bilden, wobei das Gatter und die Quellenelektrode des ersten Feldeffekttransistors durch die erste Vorspannungseinrichtung verbunden sind, damit dessen Abfluß-Quellen-Widerstand durch den Strom dadurch und durch die erste EigenvorSpannungseinrichtung bestimmt ist, und wobei das Gatter und die Quellenelektrode des zweiten Feldeffekttransistors durch eine zweite Einrichtung für eine Eigenvorspannung verbunden ist, damit der Abfluß-Quellen-Widerstand durch den Stromdurchgang dadurch und durch die zweite Einrichtung für eine Eigenvorspannung bestimmt ist.
24. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand und die erste Zener-Diode in einer monolithischen Struktur vorgesehen sind, wobei nur das nicht verbundene Ende des ersten Widerstands und nur die andere Elektrode der ersten Zener-Diode von der Außenseite der Struktur zugänglich sind, daß der zweite Widerstand und die zweite Zener-Diode in einer monolithischen Struktur vorgesehen sind, wobei nur das nicht verbundene Ende des zweiten Widerstands und nur die andere Elektrode der zweiten Zener-Diode von außen zugänglich sind, und wobei die dritte Zener-Diode in einer von den ersten beiden Strukturen getrennten Struktur vorgesehen ist.
25. Schaltung nach Anspruch 24, dadurch gekenn-

ze ichnet , daß die Wähleinrichtung im wesentlichen eine Diode ist, welche die eine Elektrode der ersten Zener-Diode mit der dritten Zener-Diode verbindet, sowie eine weitere Diode, welche die eine Elektrode der zweiten Zener-Diode mit der dritten Zener-Diode verbindet, daß die beiden Dioden so polarisiert sind, daß sie eine Oder-Schaltung im Hinblick auf die Spannungen an der einen Elektrode der ersten und der zweiten Zener-Diode bilden,, und daß die eine Diode in der monolithischen Struktur mit der ersten Zener-Diode enthalten ist, während die andere Diode in der monolithischen Struktur mit der zweiten Zener-Diode enthalten.

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26. Schaltung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erste monolithische Struktur einen dritten Widerstand und die zweite monolithische Struktur einen vierten Widerstand enthält, daß ein Ende des dritten Widerstands mit der einen Elektrode der ersten Zener-Diode verbunden ist, und daß ein Ende des vierten Widerstands mit der einen Elektrode der zweiten Zener-Diode verbunden ist, während nur die anderen Enden des dritten und des vierten Widerstands von der Außenseite der ersten und der zweiten monolithischen Struktur zugänglich sind.
27. Schranke nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Anschluß und eine Anschlußeinrichtung, durch einen ersten und einen zweiten strombegrenzenden Widerstand, durch eine normalerweise nichtleitende Nebenschluß-Impedanz, wobei der erste Widerstand mit einem Ende mit dem ersten Anschluß verbunden ist, wobei der zweite Widerstand mit einem Ende mit dem zweiten Anschluß verbunden ist, wobei die Impedanz am einen Ende mit der Anschlußeinrichtung verbunden ist, wobei die anderen Enden der Widerstände und der Impedanz jeweils miteinander verbunden sind, wobei der erste Widerstand auf Stromstärke mit einem gegebenen Betrag anspricht, um wie eine Sicherung durchzubrennen, wobei der zweite Widerstand auf eine Stromstärke entsprechend einem anderen vorher gegebenen Wert anspricht, um diese auf den anderen gegebenen Betrag zu begrenzen, und wobei die Impedanz auf eine Spannung an dem anderen Ende anspricht, welche dem ersten Strom mit dem ersten gegebenen Wert entspricht, um zwischen den Enden leitfähig zu werden. :
28. Schranke nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand durch zwei in Reihe geschaltete Widerstände gebildet ist, daß die Schranke eine zweite normalerweise nichtleitende Impedanz wie die erste Impedanz enthält, und daß die zweite Impedanz mit einem Ende mit der Anschlußeinrichtung und mit ihrem anderen Ende mit der Verbindungsstelle der weiteren Widerstände verbunden ist.

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29. Schranke nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand einen Transistor mit Eigenvorspannung enthält, daß der Transistor drei Elektroden hat, und daß die Eigenvorspannung derart gewählt ist, daß der Elektrodenwiderstand des Transistors zumindestens ein Teil des zweiten Widerstands ist.
30. Schranke nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein Feldeffekttransistor ist, und daß der Elektrodenwiderstand dessen Quellen-Abflußwiderstand ist.
31. Schranke nach Anspruch 29, dadurch gekenn- ' ζ e ichne t , daß der Transistor ein bipolarer Transistor ist, und daß der Elektrodenwiderstand der Emitter-Kollektorwiderstand davon ist.
32. Schranke nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand auch einen zweiten Transistor mit Eigenvorspannung wie der erste Transistor enthält, und daß der Elektrodenwiderstand der Transistoren in Reihe geschaltet ist.
33. Schranke nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transistor ein Feldeffekttransistor ist, und daß die Elektrodenwiderstände die Quellen-Abflußwiderstände der Feldeffekttransistoren sind.
34. Schranke nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren bipolare Transistoren sind, und daß die Elektrodenwiderstände die Emitter-Kollektorwiderstände der Transistoren sind.

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