DE2059101C3

DE2059101C3 - Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung

Info

Publication number: DE2059101C3
Application number: DE2059101A
Authority: DE
Inventors: Alex Florian Gawron; Louis John Vassos
Original assignee: Skil Nederland BV
Current assignee: Skil Nederland BV
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-01
Publication date: 1974-06-06
Also published as: US3633070B1; DE2059101B2; NL7016201A; BE756814A; US3633070A; FR2070854B3; DE2059101A1; AU2129170A; FR2070854A7

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdschluß Stromunterbrechungseinrichtung mit einem Differer, tialübertrager, bei dem zwei gegenphasig geschalten.

Primärwicklungen, deren eine zwischen einer ersten Wechselstromspeiseleitung und einer mit einer Last verbundenen Leitung liegt und deren andere zwische ι einer zweiten Wechselstromspeiseleitung und einer weiteren mit der Last verbundenen Leitung liegt, um; eine Sekundärwicklung, an der ein Verstärker angeschlossen ist, vorgesehen sind, durch den eine Schal teinrichtung steuerbar ist, die in den mit den Primär wicklungen des Differentialübertragers verbundenen Wechselstromspeiseleitungen liegende, normaler-

4ü weise geschlossene Schaltkontakte öffnet, wenn in folge Fließens unterschiedlicher Ströme in den Pri märwicklungen des Differentialübertragers der Verstärker an die Schalteinrichtung ein Auslöse-Steuersignal abgibt.

Eine Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 3 213 321). Bei dieser bekannten Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung ist eine durch einen vorzugsweise in Kollektorgrundschaltung betriebenen Transistor gebildete Verstärkerschaltung vorgesehen. Mit dem Emitter des betreffenden Transistors ist dabei ein Schaltelement verbunden, das entweder durch eine Gastriode, durch eine Gasdiode, einen Leistungstransistor oder durch einen steuerbaren Siliziumgleichrichter gebildet ist. Obwohl diese bekannic Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung bei Auftreten einer Stromunsymmetrie in den Wechselstromspeiselcitungen anzusprechen und eine Schalteinrichtung auszulösen gestattet, ist sie gegenüber dem Auftreten von Übergangs- oder Einschwingsignalen auf den Wcchselstromspeiseleitungcn nicht ausreichend geschützt.

Es ist ferner ein elektromagnetisch gesteuerter Selbstschalter mit Trennschalter in Gestalt eines elek-

fj tromagnetischen Schaltschützes bekannt (deutsche Auslcgeschrift 1110 290), dessen Spulenkreis zur Ausschaltung durch ein elektromagnetisches Auslöserelais unierbrochen wird, dessen Anker durch einen

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Dauermagneten in der Ansprechsiellung gehalten wird und nur durch die Betätigung einer Einschalthandhahe in die Ruhelage zurückfiihrbar isi, wobei der Spulenstromkreis des Schaltschutzes uuierbrochen und erst bejm Loslassen der Einschalthandhabe wieder geschlossen wird. Dieser Selbstschalter wird /labei als Fehlerstrom-Schutzschalicr mi: Differenzwapdler und Transistor angewendet, wobei die Sekundärseite des Differenzwandlers aus zwei Wicklungen besteht, von denen die eine den Transistor steuert und von denen die andere in Abhängigkeit von der Aussteuerung des Transistors den Kern des Differen/wandlers zusätzlich magnetisiert. Auch bei diesem bekannten Fehlerstrom-Schutzsclialtei kann es wie f»ei der oben betrachteten bekannten Erdschluß-Stinrnunterbrechungseinrichtung dazu kommen, daß aupreiende Übergangs- oder Einschwingsignalc zu eir, .·: an sich nicht erwünschten Auslösung führen. ·"; ist ferner eine Spannungsiiberwachungsschaltii.-.;.-bekannt (USA.-Patentsehrilt 3 4(17 338), die das Al :reten einer Überspannung oder ein,.; Unterspan-Ui ._■ auf einer Leitung eines Mehrphasenwechsel-Si üinetzes zu überwachen gestattet. Diese bekannte (. . fwachungsschaltung enthalf für jede zu überwach ide Leitung eine Gleichrichter- und FilterM-halti .. wobei an die Ausgänge sämtlicher Gleichrichierij-■ Filterschaltungen zwei Eingangsscbaltungen angi-.lilossen sind, deren eine eine ODER-Funktion L ;:ilt und deren andere eine UND-Funktion erfüllt. L :die ODER-Funktion erfüllenden Eingangsschalt: i.;;is! eine Überspannungs-Überwachungsschal'ung ii;. ngesclialtet, und der eine UND-Funkiion erfüüen-(]■.-."! Eingangsschaltung ist eine Unterspannungs-L r,orwachungsschaltung nachgeordnet. Ausgangssei-π·: sind die beiden Überwachungsschaltungen über i-;u ODER-Schaltung mit einer Steuerschaltung ver-

1 'Tiden, welche ein Relais enthält. Obwohl diese bekannte Schaltungsanordnung auch Erdschlüsse in den ju .veils überwachten Leitungen festzustellen gestattet, i.·.' jedoch der erforderliche schaltungstechnische Aufvrind sehr hoch. Dies ergibt sich bereits dadurch, daß f'T jede zu überwachende Leitung ein gesonderter Transformator erforderlich ist. Aber auch die für das Auftreteneiner Überspannung bzw. einer Unterspannung vorgesehenen Uberwachungsschaltungen weisen einen relativ hohen schaltungstechnischen Aufwand auf.

Es ist schließlich auch schon eine Erdschluß-Relaisschaltung zur Anwendung in einem Wechselstromsystem mit zwei Wechselstromspeiseleitungen vorgeschlagen worden (deutsche Offenlegungsschrifi

2 036 134). Bei dieser Erdschluß-Relaisschaltung ist ein Differentialübertrager vorgesehen, durch den die beiden Wechselstromspeiseleitungen derart geführt sind, daß die in ihnen fließenden Ströme gegenphasig auftreten, und der eine als Sekundärwicklung aufzufassende Wicklung trägt, an der eine Verstärkerschaltung angeschlossen ist, die eine Schalteinrichtung zu steuern vermag, welche über normalerweise geschlossene Schaltkontakte eine Last mit den Wechselstromspeiseleitungen verbindet und welche die betreffenden Schaltkoniakte in dem Fall zu öffnen gestattei:, daß infolge Fließcns unterschiedlicher Ströme in den Wechsclstromspeise'ieitungen die Verstärkerschaltung an die Schalteinrichtung ein Auslöse-Steuersignal abgibt. Die Verstärkerschaltung ist beider gerade betrachteten Erdschluß-Relaisschaltung durch einen Transistor gebildet,· dem zwischen seiner Basis und seinem Emitter die von der Sekundärwicklung des Differentialübertragers 'jeweils gelieferte Spannung zugeführt wird und an dessen Kollektor eine Schmitt-Triggerschaltung angeschlossen ist, welche über einen i nijunktions-Transistor einen gesteuerten Siliziumgleichrichter ansteuert, in dessen Hauptsiromkreis ein die erwähnte Schalteinrichtung bildendes Relais liegt. Obwohl die gerade betrachtete Erdschluß-Relaisschaltung so ausgebildet ist, daß sie auf eingangsseitig ίο auftretende kurze Übergangs- bzw. Einschwingsignale nicht anspricht, ist jedoch die Temperaturunabhängigkeit der betreffenden Schaltung nicht in einem an sich wünschenswerten Maße beseitigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung der eingangs genannten Art vorzugehen ist, damit unabhängig von der jeweiligen Temperatur auf den Wechselstromspeiseleitungen auftretende Übergangs- bzw Schwingsignale unterao drückt werden und somit eine Auswirkung auf die betreffende Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung verhindert ist."

Gekist wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Verstärker ein Differenzverstärker ist, dessen beide Eingänge an die beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung des Differejtialübertragers angeschlossen und durch eine Parallelschaltung eines Kondensitors und zweier antiparallel zueinander geschalicicr Dioden miteinander verbunden sind.

Hierdurch wird mit relativ geringem schaltungsiei_hnischen Aufwand der Vorteil erzielt, daß eine Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung geschaffen ist, die für Erdschluß-Stronisignale eine hohe Empfindlichkeit und für andere Signale, nämlich für Übergangs- oder Einschwingsignale, aui den Wechselstromspeiseleitungen eine geringe Empfindlichkeit hat, so daß ein zufälliges Auslösen der vorgesehenen Schalteinrichtung durch Stör- und/oder Einschwingsignale verhindert ist. Darüber hinaus bringt die Erfindung den Vorteil einer geringen Arbeitspunktverlagerung bei Temperaturänderungen mit sich, und schließlich werden mit einer für den Verstärker schädliehen Amplitude auftretende Einschwing- oder Übergangssignale auf den Wechselstromspeiseleitungen am Eingang des Differenzverstärkers auf einen ungefährlichen Amplitudenwert vermindert.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Blockdiagramm eine Erdschluß-Siiomuriterhrechungseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in einem elektrischen Schaltplan Schaltungsclemente einer zu der in Fig. 1 dargestellten Erdschluß-Strom Unterbrechungseinrichtung gehurcnHen Steuerschaltungsanordnung,

Fig. 3 in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf der Spannung am Kollektor eines Transistors einer zweiten Stufe eines in F i g. 2 dargestellien Differenzverstä'kers für den Fall, daß ein Erdschlufistrom durch die Sekundärwicklung eines Differential-Übertragers ermittelt worden ist,

Fig. 4 in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf der Spannung am Kollektor eines weiteren Transistors in der zweiten Stufe des Differenzverstärkers für den Fall, daß ein Erdschlußstrom ermittelt worden ist.

Fig. 5 in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf des gleichgerichteten Ausgangssignals des Differenzverstärkers fur den Fall, daß ein Erdschlußstrom ermittelt worden ist,

Fig. 6 in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf eines Signals, das sich an uer Sekundärwicklung des Differentialübertragers ausbildet, wenn ein Erdschlußstrom bei der einen oder der anderen Wcchselspannungshalbwclle beginnt,

Fig. 7 einen Schaltplan einer modifizierten Schaltungsanordnung, die in einer ständig installierten Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung verwendet wird.

Nachstehend seien bevorzugte Ausf iihrungsformen gemäß der Erfindung näher betrachtet. Die in Fi g. 1 dargestellte, eine Ausführungsform der Erfindung darstellende Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung ist mit 10 bezeichnet; sie enthält Eingang.-, klemmen 11 und 12, die an Wechselstromspeiseleitungen 14 und 15 einer Wechselspannungsquellc oder Wechselstromquelle 16 angeschlossen sind. Die von der Wechselstromquelle wegführende Wechselstromspeiseleitung IS ist an einer Stelle nahe der betreffenden Wechselstromquelle 16 geerdet.

Die Erdsehluß-Stromunterbrechungscinrichtung 10 weist ferner Ausgangsklemmen 19 und 20 auf. an welche zu einer Last 23 hinführende Wechselstromspeiseleitungen oder Leitungen 21 und 22 angeschlossen sind. In typischer Weise weist die Last 23 einen normalerweise geerdeten Leiter auf, der mit 24 bezeichnet ist. Mit Hilfe dieses Leiters 24 sind das Gehäuse oder sonstige, keinen Strom führende Metallteile der Last 23 geerdet. Dies trifft ?.. B. für den Fall zu, daß die Last 23 ein Elektromotor ist. Die Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung tritt in Wirkung, wenn diese Erdverbindung unterbrochen ist, wie dies mit 24' in Fig. 1 angedeutet ist, und wenn ein Fehlerzustand auftritt. Die Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung 10 weist ferner zwei Leitungen 25 und 26 auf. Die Leitung 25 verbindet die beiden genannten Klemmen 11 und 19 über einen einen Unterbrecherkontakt darstellenden Schaltkontakt 27, und die Leitung 26 verbindet die bereits genannten Klemmen 12 und 20 über einen einen L'nterbrecherkontakt darstellenden Schaltkontakt 28. In die betreffenden Leitungen bt ein Differentialübertrager 30 eingefügt, der dabei an die beiden Leitungen 25 und 26 angeschlossen ist. Der Differentialübertrager 30 vermag einen Unterschied in den die Leitungen 25 und 26 durchfließenden Strömen zu ermitteln. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß dann, wenn der die Leitung 26 durchfließende Strom geringer ist als der die Leitung 25 durchfließende Strom, wie z. B. in dem Fall, daß ein gewisser Teil des über die Leitung 25 zu der Last 23 hinfließenden Stromes von der Last 23 zu dem Erdleiter 24 hin abfließt und über den betreffenden Erdleiter 24 zu der Wechselstromquelle 16 zurückfließt oder über irgendeine andere Erdungsquelle, der Differentialübertrager 30 diese Stromunsymmetrie feststellt und ein entsprechendes Signal erzeugt, welches über Leitungen 31 und 32 an einen Differenzverstärker 33 abgegeben wird. Bei der zuvor erwähnten Erdungsquelle kann es sich z.B. um die Person handeln, die die betreffende Einrichtung bedient, einschließlich der Last 23. Der erwähnte Differenzverstärker 33 verstärkt das betreffende Signal und gibt ein Auslöse-Steuersignal über Leitungen 35 und *ft an eine Schalteinrichtung 38 ab, die auf dieses Auslöse-Steuersignal anspricht und eine Änderung des Stromflusses durch eine elektromagnetische Einrichtung 40 bewirkt, über die das öffnen der Schaltkontakte 27 und 28 bewirkt wird.

Wie dargestellt, wird die Bewegung der Schaltkontakte 27 und 28 durch die elektromagnetische Einrichtung 40 gesteuert, die einen generell mit 41 bezeichneten Anker und eine generell mit 42 bezeichnete Spule aufweist, auf deren Erreguni» hin sich der

ίο Anker 41 bewegt. Der Widerstand der Spule 42 ist mit 43 bezeichnet.

Die elektrische " cistung für den Differenzverstärker 33, die Schalten ichtung 38 und die Spule 42 wird von einer Vollweggleichrichterbrückc 44 geliefert, welche an die beiden Leitungen 25 und 26 angeschlossen ist, sowie von einer Niederspannungs-Speisespannungsquclle 45, die über zwei Leitungen 46, 47 die Ausgangsspannung der genannten Vollwcggleichrichterbrückc 44 vermindert.

ao An die beiden Leitungen 25 und 26 ist ferner eine mit 48 bezeichnete Leistungs-Anzeigeeinrichtung angeschlossen. Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält diese Leistung'-Anzeigeeinrichtung 48 eine Glimmlampe 49 in Reihe zu einem Widerstand 50. Die Glimm-

»5 lampe 49 kefert dabei eine Anzeige, wenn die Schaltkontakte 27 und 28 geschlossen sind.

bine mit 52 bezeichnete Prüfschaltung enthält einen Schalter 53, der in Reihe mit einem Widerstand 54 zwischen der Klemme 11 und der Leitung 26 am Ausgang des Differentialübertragers 30 liegt. 1st der Schalter 53geschlossen, so führt dies zu einer Unsymmetrie bei den Strömen, die durch die Leitungen 25 und 26 und durch den Differentialübertragcr 30 fließen Auf diese Weise wird ein Fehlerstromzustand simuliert. Arbeitet die Einrichtung in richtiger Weise, so führt die Betätigung des einen Prüfschalter darstellenden Schalters 53 dazu, daß die Glimmlampe 49 erlischt.

Im folgenden sei auf Fig. 2 näher eingegangen.

Gemäß Fig. 2 enthält der Differentialübertrager 30 eine erste Primärwicklung 55, die mit der Wcchselstromspeiseleitung bzw. der mit Leitung 25 verbunden ist. und eine zweite Primärwicklung 56, die mit der Wechselstromleitung bzw. mit der Leitung 26 verbunden ist. Der Differentialübertrager 30 weist ferner einen einzigen Magnetkern 58 und eine einzige Sekundärwicklung 60 auf, die um den Magnetkern 58 herumgewickelt ist. Parallel zu der ersten Primärwicklung 55 liegt ein Festwiderstand 61, und parallel zi der zweiten Primärwicklung 56 liegt ein einstellbare! Widerstand 62. Die beiden Widerstände 61 und 6i bilden einen Symmetrierkreis, durch den ein geringe Betrag des Laststroms hindurchgeleitet wird. De Zweck dieser Maßnahme ist, die in dem Differential übertrager sich ausbildenden magnetomotorische! Kräfte auszugleichen und jegliche Fehlanpassung zwi sehen den Primärwicklungen 55 und 56 zu komper sieren. Die entsprechenden Werte der Widerstand sind dabei so gewählt, daß dieser ausgeglichene Zi stand stets durch Einstellung des einstellbaren Widei Standes 62 erreicht werden kann, und zwar unabhäi gig davon, ob der Wert der einen Primärwicklur größer oder niedriger ist als der entsprechende We der anderen Primärwicklung. Auf diese Weise la sich die Herstellung von die vorliegende Erfindui umfassenden Einrichtungen vereinfachen und e leichtern.

Die Vollweggleichrichterbrücke 44 enthält vi

1 Ή ιιΙι.ίι 65. ihr in hei kommliclicr Wer,.. miUmamlei '.ri hi iuli Ii sind, um ubci i'ine Aiisgang-ilcitung 66 dei Ni dcrspannungs'-Spcisespannungsi.iuellc -45 cmc Sp iscspannuiig abzugeben Diese SpaninmgM|ui lic -15 cr.th.ilt eine Diode 67. einen Kond<. p.saii >i 6H. ei- : > Widerstand 6') und wie /eiierdiodi 70. durch ¹Ii''.¹ licliiebss .::iiiuii.: :· heieit wiii wckhe /wi-• ^: η Λ . r l'lusspaiinuiii: di ι I eil ι ms: 6Ci .: ι n} «I :.· ■ Span '■'■.<"'.' ilei" !.ellung 47 hei:!. Die /ukl/^; gciiaimie I .·..' ¹ Ίίΐι: 47 ilieill als Minusleitnn^. Wie i'ai ge·-:^;. Hi. «iul !'· \ihi der Vollwcgglciehrichlei brücke 44 abp.'gc ^;-^:ie -_k icliger;chtcle Spannung über <^l;.< Diode 67 ''' ί -eben, wobei die Spanniiiigsspit/cn in ik πι Ko;i ■ '.. : -.; 11111 (iH gespeichert ueiilen. Del W'idei' -'anu 69 ' 'label haupisaehlu.'h ein Slrumbegicn/ungsw idi ι ■ '.:p>.. der den dm eh die Diode 67 /u de ι Ι α ι lung 66 !".I ii'.'l.li nden Sliom bei:ieuzt. Die /.eiK 'diode 70 '>< ii! da zu. auf der l'iiisk Hung 66 fm i\i:\) Diffc!i 11 / ■Marker 33 und die Seliaiu mricliiung 38 ■■ wie k'Wi Mute Spannung auficeln/m [hallen.

Dei Differenzverstärker 33 weist cmc e;M.· Stute I ui id eine /weile Stufe 72 auf. Ie nie r \\ ei si del DiI-en/\eisliuker 33 einen Kon- ■anistronicr/cuLici 73

■■::. dei /u der cis!e:i Stufe "I m Reihe hcgi. Die "minen 36 und 37. die an lic ι Sekund.irw ic! ^!ung

■"'· 'I¹S Different la I übe ι ti age rs 30 aiigev. h lossen -;!Hi.

¹Ui η /ti den Hasen /wcici ! iausistoicn 75 um! 7(> ^: : ersten Stufe 71 hin. iiiul -war übet in η Widei-

■ i' ! 92 Die erste Stufe 7! ..! - Diftci ■ ":/>. ι :siin kcrs ^2 weist einen L.aslw idersiand 77 ;.;it. ilei /w'sehen

■ ι i'hisleilung 66 inul dem Kollekioi des I laiisisto;-. 75 ■■ ογι'λsehen isl. In cntsprcchem'ei Weise ist ein ■ii.iei L.aslwiderstand 78/wischen de: einstellung <>6 und dem Kollektor des Transistors 76 voi gesehen Me /v.eite Stufe 72 weist einen dritten Transisioi 79 ■ii! einen vierten Transistor HO auf. Hin 1 asiv-ider 'an.I NI ist dabei mit seinem einen hnde an der l'lusi!; ng 66 und mil seinem anderen linde an dein KoI- !·. >r des '! ransistors 79 angeschlossen. Hin weiterer : · widerstand H2 liegt /wischen der Phisleiiung 66 ■id .,lern Kollektor des Transistors 80..

An ύι:η Basen der Transistoren 75 und 76 der ersten Siufe 71 des Differen/verstärkers 33 ist jeweils ein ds Sp.'.nnungsabsenkwiderstand wirkender Hasiswideistand 85 bzw. 86 angeschlossen. Die Basiswider-Mande 85. 86 sind mit ihrem jeweils anderen linde mti den Hmittern der Transistoren 79. 80 verbunden, und /war derart, daü die Spannung an den Hmiilern der Transistoren 79 und 80die Rasen der Transistoren 75 und 76 in Vorwartsrichtung vorspannen kann. Die Spannung an den Emittern ist durch den Spannungsahfall an den Lastwidetständen 87 und 88 gebildet, die zwischen den betreffenden Emittern der Transistoren 79 und 80 und der Minusleitung 47 liegen. Die Basen der Transistoren 79 und 80 der zweiten Si ufe 72 des Differcnzverstarkers 33 sind mit den Kollektoren der Transistoren 75 bzw. 76 verbunden. Auf diese Weise wird die Kollektorspannung an den Kollektoren der Transistoren 75 und 76 dazu benutzt, die Transistoren 79 und 80 in Vorwärts- bzw. Durchlaßrichtung vorzuspannen. Ferner sind die Werte der Verstärkerelemente und der Betriebsspannung so gewählt, daß die Transistoren 75 und 76 der ersten Stufe und die Transistoren 79 und 80 der zweiten Stufe normalerweise in ihrem linearen Bereich leitend sind, wenn die Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung 10 m Betrieb ist. Die Widerstände 85 und 86 haben gleich große Werte. Dies trifft ebenfalls für die Wider-

siandi Hl und 82. die Widerstände 77 und 78 sowie fin du YVidciMamlc 87 und 88 /ti.

I-in /η Stabilisietungs/wecken dienender Ruekkopplungsvvideisiand 90 verbindet die I.mitter tier lransistiwen 79 und 80; er liefert eine Ruckkopp liingNspanii'.mg. wenn einer der beiden I ransistoien 79. KOeinen höheren Strom ful',11 als del andere Ί ran ■-istor 80 ¹VW. 79. Hin in der Heilung 36 Ikv.-'iider Stabilisie; iingsw iderslaud 92 verbindet die B;¹. ^s des iraiiM-tiW'. 76 mit dem einen Finde tlei Sckumlai w icklung 60. Der Slabilisieningswideistaiul 92 gleicht leghihe Dilfeien/en in der Verstärkung oiler in der Basissp.innung der I ι ausist or en 75. 76. 79 ι mil 80 des Differen/veiV.arkcis 33 aus. Mit anderen Wollen heiß! dies, ;!al.l bei Vorhandensein von I ntersehieden im \ erstär kiingsv ι ι laul od'-r in dci Basisspannunt: dci I ransisiuien 7'· und 80 sieh an dem RiiekkopphniL'sw i.leisland 90 eine Spannung ausbilden vviink . Der Siabiiisiei i.ngw iderstand 92 dient dabei da/u, einen I eil dei betreffenden Spannung an die eingiuigsseitig vorgesi. heuen I ransiMorcn abzugeben und damit Un-'iischiede in den betreffenden 1 ransisioren aus/ulieuhen.

Die I-uiikiioiis- und Wirkungsweise les Rwckkoppiiini;>,wideiMandcs ⁽>0 und des Stabiiisiei"ungsw idei ■.tandes 92 ι·.ι loigende. An dem Ruckkopplungsw 1 iti'iM.üii! 90 bilde! sieh eine Spannung aus. die pii porlional isi dem Ausgangssignal des Differcn/-v erMarke is. Hin Teil diesel Spannung tri't an den Basen der eingangsseitig vorgesehenen I ransistoien über die W 'idei stände 85 und 86 auf und bewirkt eine Kompensation von Bauteiledifferenz.en sowie eine Regelung bzw. St··:' mg der Verstärkung des T)HTe · ren/versiiirkers Die .oderstände bewirken gleich/eing sowohl eine Wechselstromriickkopplung als auch eine Gleichstrom! uekkopplung. Die Wechselslromrwckkopplung wird dabei da/u benötigt, eine bei Abw e icliungen /wischen ν ei schiede neu Transistoren und bei Veränderungen von Ί ransistorwerten infol.¹«: im ierschiedlichei "I emperatuien gleichbleibende \'ersU'.rkung bei dem Verstärker zu er/ielcn. Die '.'deichst romruckkoppkmg wird dabei da/u benötigt, einen an den Kollektoren d.er Transistoren 79 und 80 uleieh großen Gleichst rom-Arbeitspegel zu erzielen, und /war durch Ausgleich von Unterschieden zwischen •den Transistor- und Widerstandspaaien.

Bei der Wcchselsiromruckkopplung treten /. B. die Ausgangssignale als Differenz der Spannungen an den Kollektoren der Transistoren 79 und 80 infolge einer Differenz in dem die Widerstände 81 und 82 durchfließenden Strom auf. Infolge Fließens dieser unterschiedlichen Ströme fällt ein Teil der betreffenden Spannung an dem Widerstand 90 ab, und ein Teil dieser Spannung wird den Basen der Transistoren 75 und 76 über die Widerstände 85 und 86 zugeführt. Dies wirkt sich dabei in der Weise aus, daß der betreffende Spannungsteil von dem von der Sekundärwicklung 6(1 gelieferten Eingangssignal subtrahiert wird.

Im folgenden sei angenommen, daß ein von der Sekundärwicklung abgegebenes Signal dazu führt. daC an der Basis des Transistors 75 ein - bezogen auf ciit Basis des Transistors 76 - positives Signal auftritt Dies führt zum Auftreten eines negativen Signals arr Kollektor des Transistors 75 und an der Basis de: Transistors 79. Damit tritt ein positives Ausgangssi gnal am Kollektor des Transistors 79 auf, wahrem ein negatives Signal am Emitter dieses Transistor: auftritt. Dieses negative Signal hat das Fließen eine:

geringen Vorstromes durch den Widerstand H5 und das Auftreten eines negativen Signals an der Basis des I ransistors 75 zur Folge, welches sieh von dem Eingangssignal subtrahiert.

Dadurch, daß ein '!'eil des Ausgangssignals zurück gekoppell unj von dem Eingangssignal subtrahiert wird, ergibt sich eine negative Rückkopplung. Dun.h diese negative Rückkopplung, duich die ein gcvvi>sei Teil des Ausgangssignals zurückgekoppelt wird, ist die Inaximale Verstärkung des Diffcren/verstärkcis Ix grenzt. Die Größe des Ruckkopplimgssignals hangt Von den Widerständen 81. 82, 87. 88. 85. 86. 90. 92 lind von der Impedanz der Sekundärwicklung 60 ab. l!m die Verstärkung des Differenzverstärkeis zu an dem, kann der Wert des Rückkopplun^.swiderMi'.ndcs 90 verändert werden. Wird der Rückkopplungswider stand 90 zu Null gemacht oder kurzgeschlossen, so ist keine Rückkopplung vorhanden. In diesem Fall ist. die Verstärkung groß, und ferner ist sie eine Funktion von verschiedenen Transistorparametern. 1st der Rückkopplungswiderstand 90 unendlich groß, so beträgt die Rückkopplung nahezu 100%. In diesem Falle wäre die Verstärkung sehr gering. Da das Ruck kopplungssignal an den Basen der eingangsseitig vorgesehenen Transistoren auftritt, beeinflußt die fmpedanz zwischen diesen Basen das Rückkopplungssignal. Im Falle der Wechsclstromrückkopplung handelt es sich dabei um die Impedanz der Sekundärwicklung 60. Diese Sekundärwicklung 60 hat dabei die größte Wirkung, während der Stabilisierungsvviderstand 92 nur einen geringen Einfluß ausübt.

Als Beispiel für die Wirkungsweise der Gleich-Stromrückkopplung im Hinblick auf den Ausgleich der Pegel der Ausgangssignale sei angenommen, daß der Kollektor des Transistors 79 in bezug auf den Kollektor des Transistors 80 positiv ist. Dies bedeutet, daß der Emitter des Transistors 79 negativ ist und daß ein negatives Signal an der Basis des Transistors 75 auftritt. Dies führt zu einem positiven Signal an der Basis des Transistors 79 und zu einem ansteigenden Stromfluß durch den Widerstand 81. Dieser Stromfluß kompensiert damit das unsymmetrische Ausgangssignal, und zwar durch Verminderung der Spannung am Kollektor des Transistors 79. Im Falle der Gleichstromrückkopplung ist die Impedanz zwischen den Basen der erwähnten Transistoren überwiegend durch den Stabilisierungswiderstand 92 bestimmt, während der Spulenwiderstand der Sekundärwicklung 60 nur eine geringe Wirkung hat.

Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung von Schaltungselementen in dem Differenzverstärker 33 zum Zwecke der Unterdrückung von Übergangs- oder Einschwingsignalen und zum Zwecke der Bildung eines Nebenschlusses für hohe Spannungsübergänge. Zu diesem Zweck ist die erste Stufe 71 des Differenzverstärkers 33 mit einem Kondensator 94 versehen, der zwischen den Basen der Transistoren 75 und 76 liegt und der Einschwingsignale unterdrückt, die von dem Differenzverstärker 33 aufgenommen werden. Dir Kondensator 94 dient ferner dazu, die Störsignale in dem ein Auslöse-Steuersignal bildenden Ausgangssignal des Differenzverstärkers 33 zu vermindern. Zwischen den Basen der Transistoren 75 und 76 sind fer-. ner zwei antiparallel zueinander geschaltete Dioden 97 und 98 vorgesehen. Diese beiden Dioden stellen für eine hohe Spannung einen Nebenschluß dar, der Impulse hoher Spannung am Erreichen der Basen und damit an der Zerstörung der Transistoren 75 und 76 liindert

Der Konstanisliomerzeiiger 73 enthält einen als Rcüciti.insisiiir ausgenutzten Transistor 100. dessen Knilektor mit den Emittern der Transistoren 75 und 76 verbunden ist, und einen Lastwiderstand 102, der den l-.mittei des ! ransistors 100 mit der Minuslcitung 47 v^ ι bindet Ks durfte ein/ use hen sein, daß der I raiisiMoi 100 und der Widerstand 102 die Summe des l" Stromes bestimmen, der (lurch die beider-, I i.iiisistoi en 75 und 76 il· ; ersten Stufe 71 des DiIf..-renzversuii kers Hießen kann. Der den Transistor ).<> <> durchflLt.Vnde Strom ist dabei durch die Spannung an der Ha-i- des Transistors 100 geregelt, und die-. Span-Dung ist (lurch, die Spannung an einem Vcri"ü'luiigspunki 103 in einer Spannungsteilerschaltut';. l'estge-L-.:!. '.Ii-' durch einen Festwiderstand 104 in -I durch einen einstellbaren Widerstand 106 gebildet >%;. Diese bcideii Widerstände sind zwischen der PUi¹ 1 - -;ung66 um¹ üei Miniisieitimg 47 geschaltet. Es sei merkt, ■ I.·.!.'· line¹' 1-instellen des Widerstandsweri·. - .'es einstellbare-;-. VYhIi rstandes !06 der den Tran-.'-!.τ 100 diirehfüel.ieiide Stn>m verändert werden k·; n. Dadurch v. ini i.iii· (imße des die Widerstand "7 und 7« und .!ami: die 1 lansistorcn 75 und 76 <.·.ichfließenden Sti i.s entsprechend eingestellt. ί'-· c Änderung Je;- (i;. Widerstände 77 und 78 durch! wenden S;;\.ir.· ix- itiOiißi diejenige Spannung an d.-· Basen dei l::-.ii-ei;._r. r, 79 und 80, welche die <:-"oe des :S" u: ir: r , u >·■-, 79 und 80 durchfließende ■ N;romes ■■ie!·-. ■■ '·,,!':;,:, λ ii d wiederum die an den nittern .ic; Tu.η--,'.".η η 79 und 80 liegende Spa;·· - ^g g^e" ■··-.-.;. ru.(,: über .!ie Widerstände 85 und 86c ·. Basen cle; '! !ai.s:,r ;n.,! 75 und 76 zugeführt win^; vmgema;', kann ,-;,,._■ Einstellung der Verstärk'.!- ; beider Su.;.. η 7! uivj 72 des Differenzverstärker- _ diglich diuhii.h u; genommen werden, dao der e:¹- ellbare V. iiiei ,!..:;d 106 entsprechend eingestellt win- Im übrigen s..-: üoci, bemerkt, daß der einstellte ν Widerstand 106 fur eine Einstellung, der Empfi.·.'^:ichkeit clv- Diffeienzverstärkers 33 durch Vera- ι η des i.iieiehstroniarbeitspegels benutzt wird.

Ii' ''.cmc zu der'durch die Widerstände Ä04 und 106 gehildeten Spannungsteilerschaltung -..nd zwei Dioden 107 und 108 geschaltet. Diese Di. .den und 108 rufen in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall hervor, der sieh mit der Temperatur än.iert. Damit stellen die Dioden 107 und 108 eine Temperaturkompensationsschaltung für die übrigen Schaltungselemente dar, und zwar insbesondere für die Transistoren 75, 76, 79, 80 und 100.

Die Schalteinrichtung 38 enthält die Dioden und 110, welche die an den Kollektoren der Transistoren 79 und 80 auftretende Spannung gleichrichten. Die Differenz der Spannungen an den Kollektoren der Transistoren 79 und 80 ist dabei direkt proportional zu einer Spannung, die sich an der Sekundärwicklung 60 infolge einer Stromunsymmetrie auf den Leitungen 25 und 26 ausbildet. Das durch die Dioden 6o 109 und 110 gleichgerichtete Signal (Fig. 5) wird über die Leitung 111 einer Zenerdiode 112 zugeführt. Der Zweck dieser Zenerdiode besteht darin, nur diejenigen Signale einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Verzögerungsschaltung zuzuführen, die S₅ uner dem durch die Zenerspannung festgelegten Pegel ■regen. Der Ruhe-Ausgangspcgel des Differenzverstärker liegt dabei in typischer Weise um ein Volt unter dem Pegel der Zenerdiode 112. Diese Zener-

verhindert ferner die Auswirkung von geringen 1 'r.schwingsignalen. die von tier Leitung 111 auf (ir u nd del lic UiI igung der Schalt ei mich Wi ng 38 aufgenommen oder in diese Leitung eilige koppe It sein können. Hei einer Ausführungsform .!er Erfin lung hat die Zenerdiode 112 eine Schwellwerk nd·¹; Durchhruchsspannung von¹' Voll. Ks durfte mzuselicu sein, daß die Dioden 109 und MO die Lrdschluß-Si ■ nmunlcrhrechungseinrichtung in ilen Sund vernetzen, au) beide ilalbwellen des Wi'chselstioms hin /υ arbeilen. Hierdurch wird die Ansprechzeit \ or ( )fi neu der Sclialtkonlakte verkürzt.

Die Zenerdiode 112 ist an einer Vei zogei untissclialuing 114 angeschlossen, welche zwischen dci /.enerdiode 112 und iler Minusleitung 47 liegt. D;>> is Ausgangssignal der Verzögerungssehaltung 114 wiril iler Torelektrode eines elektronischen Schalters 116 zugeführt, der eine Schalteinrichtung iler ersten Stufe bildet. Wie dargestellt, ist iler elektronische Schalter I Ίί» durch einen steuerbaren S'iiziiimuleichriehter ge- ^o bildet. Die Verzögerungsschallung M4 weist einen Widerstand 118 und einen Kondensator 119 auf. Der Widerstand 118 dient dabei dazu, das die /enerdiode 112 passierende Signal zu bedampfen und den I.adungswechscl bei dem Kondensator zu verzögern. Dies bedeutet, daß der Kondeii Uor 119 so lange durch das Signal aufgeladen wird, bis die an ihm liegende Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht Mit Erreichendes vorbestimmten Wertes wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter 116 in den leitenden Zustand übergeführt. Auf diese Weise dienen der Widerstand 118 und der Kondensator 119 als Auslöse-Verzögerungselemente für den steuerbaren Sili/iumgleichrichter 116.

Die Verzögerungsschaltung 114 enthält ferner ei- .^ nen Widerstand 120. der dazu dient, eine auf dem Kondensator 119 gesammelte Ladung abzuführen. Der betreffende Widerstand dient damit dazu, die Verzögerungsschaltung 114 zurückzustellen Dies bedeutet, daß durch den Widerstand 120 die Ladung auf dem Kondensator 119 auf Null herabgesetzt wird, so daß dieser Kondensator 119 wieder für ein weiteres, das Vorliegen einer Stromunsymmetrie anzeigendes Signal aufnahmebereit ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß durch den Widerstand 120 eine gute Wiederholbarkeit des Betriebs der Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung lOerzielt ist. Darüber hinaus dient der betreffende Widerstand 120 als Tor-Kathoden-Kompensationswiderstand für den steuerbaren Siliziumgleichrichter 116. Dies bedeutet, daß der Widerstand 120 einige Unterschiede in den Tor-Kennlinien des steuerbaren Siliziumgleichrichters 116 ausgleicht.

■Die Verzögerungsschaltung 114 verzögert nun nicht nur das erwähnte Signal, sondern sie verhindert auch, daß Signale von kurzer Dauer den steuerbaren Siliziumgleichrichter auslösen. Ist der Pegel der Zenerdiode 112 überschritten, so beginnt ein Strom durch den Widerstand 118 zu fließen und den Kondensator 119 aufzuladen. Dabei fließt ein Teil des betreffenden Stromes durch den Widerstand 120. Während eines fehlerhaften Zustande wird der Kondensator durch die Spitzen des Signals (Fig. 5) geladen, die über dem Pegel der Zenerdiode 112 liegen. Die Spannung an dem Kondensator 119 wird während des Auftretens der Spitzenamplitude de·· Spannung 163 angehoben, während zu anderen Zeitpunkten die betreffende Spannung durch entsprechende Entladung über den Widerstand 120 abgesenkt wird. Hei Aiiftre-¹OH eines l-'ehlersii ims mit niedrigem Pegel findet diener Vi .1 i'ang des L. μ le ns und I 11 (lade ns über viele Pe iiodcii der Net/frc<.|ueuz hinweg statt. Die Wellen fotiii der KondensaiorspaniHing vor dem Zünden lies steuerbaren Sili/iunigleichrii. liters 116 hat dabei ι in elin r lang auslugenden I reppenspaniumg entsprechendes Aussehen. Hei einem starken Stromahi'lul.l kann dei Kondensator 1 1') lediglich ein.gj wenige Peliodcn der Spannung 163 benotigen, um den steuerbaren Siliziumgleichrichter 116 zu zünden. Der Vorteil dieser S'.luiltungsai 1 besteht darin, daß mit !■.Tiiprägcti eines Signalstroms in die Veizögerungsschaltung !14 die Form der betreffenden Spannung dabei entsprechend einem starken Abfluß-Signal sein muli. Dies bedeutet, daß die betreffende Spannung eine hohe Amplitude ίιίιΙ eine Dauer entsprechend einigen I laibwellen der Wechselspannung 163 aufweisen muH. Das Auftreten eines derartigen Eitischwingb/vv. Sprungsignals ist dabei jedoch sehr unwahrscheinlich. Wenn durch ein Hinschwing- bzw. Spningsig-iial eine geringe Ladung auf den Konden 1 tor 119 aufgebracht wird, bewirkt dei Widerstand 12C eine Entladung des Kondensators 119 auf Null inner halb eines Bruchteils einer Sekunde.

Die Schalteinrichtung 38 enthält ferner „ine Spannungsteilerschaltung, die durch die Widerstände 122, 123 und 124 gebildet ist. Diese Widerstände liegen zwischen der Plusleitung 66 und der Minusleitung 47. Die Anode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 116 isi an einem Verbindiingspunkt 125 der beiden Widerstände 122 und 123 angeschlossen; die Kathode des steuerbaren Siliziumgleichrichters 116 ist mit der Minusleitung 47 verbunden. Es dürfte einzusehen sein, daß der Widerstand 122 einen geringen Wert hat und dazu dient, den Strom zu begrenzen, der durch den steuerbaren Siliziumgleichrichter 116 fließt, wenn dieser sich im leitenden Zustand befindet, und Einsehwingsignule zu unterdrücken, die den steuerbaren Siliziumgleichrichter 116 z.ufälligeinschalten könnten. Bei derartigen Einschwingsignalen kann es sich um Signale handeln, die sich auf Grund einer übermäßig hohen Geschwindigkeit beirr, Anlegen einer Durchlaßspannung ergeben. Der Widerstand 123 ist viel größer als der Widerstand 122; er hat einen solchen Wert bezogen auf den Wert des Widerstands 124, daß eine vorbestimmte Spannung der Basis einer der zweiten Stufe zugehörigen Schaltcinrichtu' ., 126 zugeführt wird, die bei der vorliegenden Ausiührungsform durch einen Transistor gebildet ist. Der Transistor 126, der gegenüber mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Einschalt-Spannungsanstiegen weitgehend unempfindlich ist, ist normalerweise leitend, so da£ ein Strom normalerweise die Spule 42 durchfließt. Zv diesem Zweck sind der Transistor 126 und die Spuk 42 in Reihe liegend an die Ausgangsseite der Voll weggleichrichterbrücke 44 angeschlossen, d.h. zwi sehen einem Verbindungspunkt 127 der Diode 67 um des Widerstandes 69 eineiseits und der Minusleitun; 47 andererseits.

Wenn ein das Vorliegen eines Fehlerstroms anzei gendes Auslöse-Steuersignal die Durchbruchsspan nung der Zenerdiode 112 übersteigt, gelangt ein Si gnal über diese Zenerdiode 112 und den Widerstan 118, wodurch der Kondensator 119 aufgeladen wire Ist der Kondensator 119 auf einen vorbestimmte Wert aufgeladen, so reicht die Spannung an dem Kor densator 119 (die der Torelektrode des gesteuerte

2 059 iOl

⁰I

Siliz.iumgleichrichicrs 116zugcfiihrt wird) aus. um den sieuerbaren .Siliciumgleichrichter 116 in den leitenden

gi Zustand überzuführen. Der sieuerh;ire Sili/ium-

d gleichrichter 116 wit kt dann als Nebenschluß für die

durch die Widerstünde 123 und 124 gehildcte Span-

g nungsteilerschaltung. Dies hai eine Absenkung der

Vorwärts-Vorspannung fur die Basis des Ί ransistois

g 126 zur Folge, wodurch der Transistor 126 in den

w nichtleitenden Zustand übergeführt wird. Wenn dies

d erfolgt, wird die Spule 42 ahcrrcgt. wodurch die

Schaltkontakte 27 und 28 sich öffnen können. Der

r der Spule 42 zugehörige Anker 41 K: federnd vorgi.

E spannt, um die Schallkontakte 27. 28 in die offene

% Stellung zu fuhren. Die durch die ei regte Spule :'.t·!

ι den Anker 41 ausgeübte magnelomotorisch·.· Ki ait

hält die .Schaltkontakte 27 und 2H in geschlossener

ι Stellung. Wenn jedoch, die Spule -!2 aber;.··:! wild.

reicht die Yoispannungskrafl der Feder .iii>. u;i· vi.n

' Ankei 41 zi> bewegen und damit die Schall Ki-U-.iktc

27 und 28 /u nffnen.

ι Fs sei bemerkt. daß der die Spule 42 durc'iHu-iV -iui'.

Strom nicht augenblicklich aufholt /\i fliegen, «cnn der !Varistor 126 in den nicliileitenden Zuband nbcrgefuhr! v. ird. Der Cjnind hierfür iwi'J in 'ier I;:! sache. d:·.!.¹ die in dem Magnetfeld der Sp₁,k -IZtc-pcicherii I lieig'-j vcrv.icnt. den Stromfkiß in der S|".' 42 noch fur cmc kiiizc Zeil-panre aufrecht /·, !ι.;ι:ι. ·■: Hei einer hcuir/ unten Austiihr,uniform '.!er i.itrr. dung isi die Spule 42 \on de! Ar" da. sie ein<■ V, : /· ·-

■ die
lie/i

gcriing von ί in' ¹Ms H¹ ins Ivh :i!-t. :
kontakte 27 und 2S ueötfne' v.c;i:_-n.
punkl i-.t dabei de' Zeitpunkt new,:,,: . ■■.] d·.
steuerbare Sili/mmgleichrichter 116 / ;;η·;·.·Ι. I;;
gen sind die Werte fur die Widerstände 1 IH in
und den Kondensator 1 19 sorgfältig tli w. ·:!!.
die durch die Vc-r/i ·\\·ι unt>schal^: unu 114 tier '■ ^
lene Veizoueiimgs/eil bcid'-r lerzöueiten Ab/

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annals

an den sleuei b.ir·.·-" ■';.'·.

imigleiciiriclncr 116 auf ein: ι; hohen Feme: ■';·"ΐ von ."> rii/\ hin lediglich 5 ms bis i"ms betragt. Dann' beiragl die maximale Zeitverzögerung, bevor die Schaltkontakte 27 und 28 geöffnet ^-.v erden, nach FimiMlung eines hohen I^;chlerstroms odi r einer Strom unsvmmetric (die in Upischcr Weise bei zumindest ^lhiiA liegt) durch den Different..,lubertragei 30 nicht mehr als 20 ms. Für geringe I ^:ns\ rnmctrie nitnmi '.!ic· \ er/ögetungsdaiier entsprechend zu. Bei eiium We rl von 5 niA k. mn ti ie Ver/'igerungsdauer /. B. t-iiu-Sekunde betragen.

Die F.rdschIuM-St ι« Mnunlerhrcchungsrüirieht Mnj: 10 gemäß lit!. 2 ist von tier Art. daß sie Ireunbai /wischen eine Wechselst romi|uelle und eine last < m ίιigbar ist. Iu diesem Zusammenhang sei bemerk!, daß dieSl η Mn u ntc rhi cchungsemri editing, ti ic die in IΊ g ! und 2 dargestellte I idschluß-Stiomunlcibrcchungs eiuiiclitung einhalt, als Itanspoi table Firn ichluni; betrachtet werden kann.

In F i g. 7 ist cmc modifizierte Steuereinrichtung ι tu die Ftdschluß-Stromiinterhrechungseinrichtung dargestellt. Dabei ist eine andere Form tier Schnlieinricli-■ "g 138 an Stellt- der Schalteinrichtung 38 verwendet. Die Steuereinrichtung ist hier ständig an tier elektrischen Speisequelle angeschlossen. Im übrigen sintl die Schaltungselemente dieser Steuereinrichtung im wesentlichen die gleichen wie die Schaltungselemente gemäß F ig. 2. Aus diesem Ciriindc sind, soweit möglich, einsprechende Hezugs/eichen in Fig.7 und Fig. 2 verwende! worden.

Cieni.rli Fig. '⁷ i-t eine Spule 142 mit einem AiU 141 vorgesehen, de; zum Öffnen von durch eine Fei vorgespannten Schaltkontakteii 145 und 146 die Der Anker 140 wird auf eine Änderung des St ro fhi.sses durch die Spule 142 hin bewegt. um die feder vorgespannten Schalikoniakte 145 und 146 in <. ι o'f.ne Stellung überzuführen. Die Spule 142 ist n, malerweise aK neut. Hei dieser mod fi/ierteii Si.ha einrichtung 13H isi der Kondensator 119 an der !, elekirode eines zu einer, ersten Sufe gehoi-end steuerbaren. Siliziumgleichrichters 147 hoher In: findlichkeii angeschlossen. Die Anode des si^ucr! s'L'i Siiiziuiiigleichrichters 147 ist mn dem \eri-.i duiiüspunki 148 eines von der Speiscqueüc !

^:5 kommenden Sirnmbegren/iingswiLler.stap.des W , eines in der Leitung 46 liegenden und von der \ · ■λ·.·H::!■-■:ι hnchierbrucke 44 hei komm .nJen S·; liren/ut'csv¹. idersiandcs 149 angeschlossen ;'. \\iLl..-isian-.i 149 dient dabei aN Siron-begrei·,/-.,: .·

-"' vice-land, der au Siehe der Diode 67 . erw er-.i.ie^: wii >ie H=.-1 eier Anordnung nach Fi^. 2 vo;·..·- ist [ in Lasivviderstand 150 i->t an dem \ erb : p;;;:k; 148 einerseits und der Anode des u·.··■:. ... Sii:.'ium>'!--ichricii'ers 147 undererseü ι ange--c:· .·■

³S i )iesiτ I.astvv iderMand 150 dien: da/n, d - π ie· .ibar·. η Si!i/ium_!eichrichtei 147 ι ί 11 r ·_; ι: I ^ ·. ■-■ΐ· :η zu beeren-'en. Der betreuende A iders^!,-iv : ■ niinler: :. rner the Wirkgeschw indigki. ι; de- i:· !>. ■ iai'ptt. lung i!ic!.iemL-n Spannung Die Κ.·.^;ί. ■.;. Sch.lit-- -)° ^e-i^i.e· ten Siliziumgleichrichlers 147 isj mii ν...; : !■>/,:! elektrode eines einer zweiten Stute zugeho; ι·;.. ■;, ■

in liei eibaren Sili/iumtileichrifliters 152 .erbiitui. i. hri eine relativ geringe Fmpfindlichkeil ia:. De _;.>

eil: Sihz.iumgleichi ichler 152 liegt dabei in R'.r:

35. de Spule 142 /wischen der I.ellung 46 und ik nusie:-'ii>g 47.

i)ui·. !'. \ ei vv, riiuih: des empfindlichen st ei um : ■ Sih/iumgieiihrici.'ers 147 iiiul de s ι elat ι ν un-.-m;·' ■ hchcn steuerbaren Siliziumgleichrichters Ϊ5Z .

4'· cmc s.-Iu gute Regelung der Spei-.ung vier elin I·'. spul·· daisle'lenden Spule 142 et/iell ohne dal.' ^! die nachteiligen Auswiu gen der ( ie^cliw im I:. ■.. dei in DiirchLißnchlung wirkenden Sp.mining in )·. genomir. η -λerde:' müssen. Der Strom ί'ΙΐίΙΊι d,· 5 dutch den W κ !erstand 150 und den si cue ι "b.iii. η 'μ! / nmgleichiichier 147 /u der I oreL klroile des ,_; baicn Sill/·-umgleiclincliiers !52 Inn. dei i.i,n,!iii,,i·; den leitenden Zustand gelangt und einen Siroi:-.!l·. durch du. Spule 142 ermöglicht. Dies hat eine B< ·.>

5" gung des diei S|iule 142 zugehörigen Ankciv 141 / '•'olge. wodurch die federnd vorgespannten S; hai konlakle 145 und 146 in die offene Stellung u!i,. r ·.. lührl weiden

Im folgenden sei tier Betrieb der I.r.!sc! 1 h 1 i'. S-, ίι unicrbrcchungseinrichlung 10 gcmall I ig 2 ;■ :ii bei rächIei. und /wai unter Bedingungen eines mn 111 len Stiomlhisses Dabei wird in tlem Magnctkci.i f des D'ffeiciili.iluberlragers 30 kein Magnetfluß e /eugi. da sich die ilutch die beiden Primarv icklunm.

ίο 55 und 56 erzeugten magnelomotorischcn Kräfte au hellen Tritt jedoch in der Fasl ein Frdschluü auf. ^ι ist tier die eine Primärwicklung 55 durchflicßcm SinMTi großer als der die andere Primärwicklung 5 durchfließende Strom. In diesem Fall lichen sich ti magnetomolorischcii Kräfte nichl gegi.-neinandei .111 Dies fuhrt /u einem F 111B in dem Mangcikci 11 58. vu durch in der Sekundiirwieklung 60 des Differentia Übertragers 30 ein Signal (Spannung) nuhi/ait \wu

(0

Weist dieser Erdschliißslmin eine hinreichende ( irolV iiul, d.h. eine über 5 πι Λ lwi.!ende Größe, so wird durch d;is .in der Sekuiidarvvk'Ki'ing 60 awfireti iidc Signal schließlich die Betätigung der Schaitkoniakit 27 und 28 bewirkt uml damit die Abschaltung de; Speisespannung b/w. des WcchscMroincs \nn der Last vorgenommen.

Das an der Sekundärwicklung 60 des Dificicniialübertrngers 30 auflreleiide Signal wird insbesondere den Basen derTransislorcn 75 und 76 der ersten Stufe 71 des Differenzvers!arkers 33 zugeführt, leiter der Annahme, daß dieses Signal positi\ an eier Masis de·· Transistors 75 ist, ist die Basis des Transistors 76 negativ. Ein Größerwerden der Spannung an der Basis des Transistors 75 und ein entsprechende·· Kleineiwerder. der Spannung an der Basis des Transistors 76 führt zu einem Ansteigen des den Transistor 75 durchfließenden Strome·· üini zu einem ch^prcchcTiden Absinken der Spanniiu..: an der Basis des i ran-.i stors 76. Dies wiederum ti.it ein AnMeigui des Strom ilusses durch den TraiiM-Mr "?;> und cm Absinken d<.s Stromflusses durch den ! ran^istor 76 zur ϊ-'otye. Die Änderung des Stromflu-.'-es durch die Transistoren 75 und 76 bewirkt einen Wi-eh'-e! des Spannung.ibfalls an den Widerstanden 77 und '?8. derar'. daß die den Basen der Transistoren 79 um! 80 zugefübrtcn Spannungen "wechseln. Die Spannung am Kollektor des I ransistors 79 nimm! infolge der Almahme ;ier Spar, ',lung an der Basis ties Transistors 79 zu. Demgegenüber nimmt die Spannung am Kollektor des Transistors HO infolge der Zunahme der Spannung an der Basis dieses Transistors 80 ah. Das Aii-.gangssignal der zweiten Stufe 72 des Differcn/ver- :.i! kcrs 33 ist damit die Summe de' positiven Ausgangssigiiaie an den Kollektoren der i ransistorcn 79 und 80 Dieses zusammengeselzte Smnal wird übet die Leitung 111 d«.r Schalteinrichtung zugeführt, um de:; steuerbaren Sili/.iumgieichriehter 116 zu Kiggern und den Iiansi stör 126 in den nichtleitenden Zustand überzuführen. Auf diese Weise werde;· die Schaltkontakte 27 und 2>{ geöffnet. Bei der in Hg. 7 dargestellten modifizierten Ausfuhrungsform der Erfindung wird de steuerbare Siliziumgleiehrichtcr 147 in den leitenden Zustand getriggert, um den steuerbaren Siliz.iumgleiehriehter 152 in den leitenden Zustand überzuführen und damit das Offnen der Schaltkontakte 145 und 146 /u bewirken.

Hs sei bemerkt, daß die Verwendung eines galvanisch gekoppelten Differenzverstärkers gegenüber einem galvanisch gekoppelten Verstärker Vorteile in der Richtung mit sich bringt, daß der Differenzverstärker relativ unempfindlich gegenüber fehlerhaften Signalen ist und eine geringe temperaturabhängige Gleichstromdrift hai. Das heißt, daß der Differenzverstärker 33 Gleichtakisignale nicht ven;'u;:kl. die den beiden Eingangsklemmen zugeführt werden, d. h. den Elasen der Transistoren 75 und 76. und dabei mit gleicher Polarität in bezug auf die Spcisekiemmen des betreffenden Differenzverstärkers auftreten. Bei der ( 'ileiei

iliiß-Siiiimiinieibrechungseinrichliing 10. auf lakl-Störsignale 'iiizusprechen, die über du SpaniHingsquelle 45 oder von dem Differentialuhcr Hager 30 lar zugeführt werden.

Überdies spricht die Erdschluß-Siromunierhre clningseinrichtung 10 auf Grund der Verwendung de-, DifferenzAcrstärkers auf Fehlcrströme jeder Polarität an Das heißt, daß sieh unabhängig vom Zeitpunki tie-. Auftretens eines Fehlers ein Auslöse-Steuersignal andern Kondensator 119 der Verzögerungssehaliuny 114 auszubilden beginnt.

Wie die Kurven 161 bis 164 in den in Fig. 3 h-ο dargestellten Spannungs-Zeit-Diagrammen erke_:i nen lassen, haben die Kollektorspannungen der Transistoren 79 und 80 den Wellenverlauf, wie er durch die Kurven 161 und 162 in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. wenn ein Fehlersignal auftritt (z. i^l. bei der negai i ve η Halbwolle, wie dies die Kurve 164 in Fig. (i ve; deutlich!). Das der Schalteinrichtung 138 /ugefuhr: Aiisiöse-Steuersignal hai dann eine Wellenform. v> : Hl die Kurse 163 in Fig. 5 zeigt.

Dadurch, daß man über ein Auslöse-Sieuersii:: _; ■•erfuut. das sich wahrend der positiven Halbwe-'. oder wahrend der negativen Halbwelle des die Leitungen 25 und 26 durchfließenden Wechselströme :in schnelleres Ansprechen des Dili, tärkers 33 erzielbar. Das erziehe sehne!:'. ; .

. macht es möglich, die Anspreche-

schwindigkeil tier Schalteinrichtung 38 herabzuset /en. o'nnc eine übermäßige Verlangsamung der ι.k samt reaktionszeit tier H rdschluß-St romunter hre el.Hilfseinrichtung 10 in Kauf nehmen zu müssen. Ai:;' these Weise ist bei l'ehlerstromsigualen von kurze· Dauci. die durch Siannun.gs- oder Stromüberuani:·- liervorgerufei sind, eine geringere Wahrscheinlich kcit dafür vornanden. daß eine unerwünschte Ausi, sung der Schallkontakte 27, 28 oder der Schaltkontakte 145 und 146 bei der modifizierten Ausführung form gemäß F i g. 7 erfolgt.

Die Erdschluß-Slromunterbrechungseinrichtimu 10 stellt somit eine sehr zuverlässige Einrichtung dar. die gegenüber fehlerhaften Störsignalen oder Öbcigangsb/w. Einschwingsignalcn sehr unempfindlich ist. welche sonst ein zufälliges oder unerwünschtes

.15 Auslosen der Schaltkontakte 27 und 28 otier tier Schallkontakte 145 und 146 hervorrufen könnten. Der Grund hierfüi liegt in der Verwendung der Dioden 109 und 110. Darüber hinaus kann die En)-schluß-Stromunterbrechungscinrichtung 10 in einem kleinen Gehäuse von nicht mehr als wenigen ecm uti-

ausbilde

renzverst

,Ansprechen

tergebrachi sein, um einfach zwischen einer Ansteck dose und einem Stecker eines elektrischen Geräts oder Werkzeugs eingefügt zu werden. Demgegenüber kann die Erdsdiluß-Stromuntcrbrechungseinrichtiing aber auch ständig in ein Speisenetz, eingesetzt sein. wie dies Fig. 7 zeigt.

Bei beiden Ausführungsformen gemäß der Erfindung arbeitet die nrdschluß-Stromuntcrbrechungscinrichtung in der Weise, daß die Schaltkontakte gebier herangezogenen Bezugsspannung handelt es sich 6o öffnet werden, bevor der Erdschlußstrom den PcpH z. H. um die Speisespannung, welche tlie Fiuslcitung oder Grad erreicht, den nicht zu überschreiten ent- <>6 führt und welche über die Widerslände 77 und 78 sprechende Prüfinstitutionen für den Schutz menschdcn Kollektoren der Transistoren 75 und 76 zugeführt liehen Lebens vorgeschrieben haben. Die Erdschlußwird. Diese Eigenschaft des Differenzverstärkers Stromunterbrechungseinrichtung spricht dabei vor macht die Erdschluß-Strornunterbrechiingscinrich- 6$ dem Zeitpunkt an, zu dem der Erdschlußstrom einen Hing 10 gegenüber einer unerwünschten Auslösung eine ernsthafte Beschädigung oder den Tod einer Bcsehr widerstandsfähig, ermöglicht jedoch nicht dci dicnungsperson hervorrufenden Pegel erreicht hat.

Hier/u I Blatt Zeichnungen

409 623/98

Claims

Patentansprüche:

1. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung mit einem Differentialübertrager, bei dem zwei gegenphasig geschaltete Primärwicklungen, deren eine zwischen einer ersten Wechselstromspeiseleitung und einer mit einer Last verbundenen Leitung liegt und deren andere zwischen einer zweiten Wechselstrcmspeiseleitung und einer weiteren mit der Last verbundenen Leitung liegt, und eine Sekundärwicklung, an der ein Verstärker angeschlossen ist, vorgesehen sind, durch den eine Schalteinrichtung steuerbar ist, die in den mit den Primärwicklungen des Differentialübertragers verbundenen Wechselstromspeiseleitungen liegende, normalerweise geschlossene Schaltkon takte öffnet, wer.ri infolge Fließens unterschiedlicher Ströme in den Primärwicklungen des Differentialübertragers der Verstärker an die Schalteinrichtung ein Auslöse-Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Differenzverstärker (71) ist, dessen beide Eingänge an die beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung (60) des Differentialübertragers (30) angeschlossen und durch eine Parallelschaltung eines Kondensators (94) und zweier antiparallel zueinander geschalteter Dioden (97, 98) miteinander verbunden sind.

2. Erdschluß-StromuntTbrecbMngseinriehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (33) eine >.rste Stufe (71) mit einem ersten (75) und einem zweiten Transistor (76) und eine zweite Stufe (72) mit einem dritten (79) und einem vierten Transistor (80) enthält.

3. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten (75) und die Basis des zweiten Transistors (76) die Eingänge des Differenzverstärkers (33) sind.

4. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Basis des ersten (75) und an der Basis des zweiten Transistors (76) jeweils das eine Ende eines Spannungsabsenkwiderstandes (85, 86) angeschlossen ist und daß zwischen die anderen Enden der Spannungsabsenkwiderstände (85, 86) ein Rückkopplungswiderstand (90) angeschlossen ist, der mit den Emittern des dritten (79) und vierten Transistors (80) verbunden ist.

5. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Sekundärwicklung (60) ein Stabilisierungswiderstand (92) verbunden ist, durch den Differenzen in den Betriebsdaten des ersten (75), zweiten (76), dritten (79) und vierten Transistors (80) ausgleichbar sind.

6. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des ersten Transistors (75) und der Emitter des zweiten Transistors (76) an einem Konstantstromerzeuger angeschlossen sind.

7. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstromerzeuger einen elektronischen Schaller und einen Lastwiderstand flO2) enthält.

8 Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter ein Regeltransistor (100) ist und daß die Basis des Regeltransistors (100) an einer Spannungsteilertichaltung (104 ■ 06) angeschlossen ist, die einen einstellbaren Widerstand U06) zur Einstellung der Spannung enthält, welche für die Basis des Regeltranustors (100) zur Steuerung des den Lastwiderstand (102) durchfließenden Stromes dient.

9. Erdschluß-Stromunterbrechungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstantspannungsquelle (70) mit dem Differenzverstärker (33) und der Spannungsteilerschaltung (104, 106) des Konstantstromerzeugers verbunden ist.

10. Erdschluß-Stromunterbrech'sr.gscinrich

tung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zenerdiode (112) zwischen dem Differenzverstärker (33) und de Schalteinrichtung (38) vorgesehen ist, durch wei ehe Zenerdiode (112) Ausgangssignale von den, Differenzverstärker (33) übertragbar sind, du. über einem vorbestimmten Wert liegen.