DE2135605A1

DE2135605A1 - Elektronische differenzstromsicherung

Info

Publication number: DE2135605A1
Application number: DE19712135605
Authority: DE
Inventors: Joel Dr Ing Korn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE2135605B2; DE2135605C3

Description

Elektronische Differenzstromsicherung Die Erfindung betrifft eine elektronische Differenzstromsicherung. Wird ein Verbraucher aus einem einseitig geerdeten Betriebsspannungsgerät gespeist, so kann es vorkommen, dass die "heisse" Zuleitung mit der Erde kurzgeschlossen wird und der Verbraucher stromlos bleibt. Bestehen die Zuleitungen aus dünnen Drähten, so kann es geschehen, dass der Widerstand der Kurzschlußschleife zu gross ist, um einen zur Auslösung der Sicherung ausreichenden Gesamtstrom, aber andererseits klein genug ist, um einen Kurzschlußstrom zu verursachen, der eine unzulåssige Erhitzung und eventuell einen Brand zur Folge hat.
Um dieser Gefahr zu begegnen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, eine elektronische Differenzstromsicherung vorzusehell, die den zuf 1 i essenden Strom mit dem abfliessenden Strom unmittelbar hinter dem Verbraucher vergleicht und die Be triebsspannung abschaltet, wenn eine vorgegebene Differenz zwischen dem zufliessenden and dem abfliessenden Strom auftritt.
Wenn ein Kurzschluss zwischen der heissen Zuleitung und Erde besteht, so ist der zufliessende Strom grösser als der abfliessende Strom und die Differenzstromsicherung spricht an.
Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung zeigt die Figur. Es handelt sich um eine zentrale Betriebsüberwachung in Fernmeldeämtern der Deutschen Bundespost, bei der viele Lampen L über ebenso vie3e Steuereinheiten SE gesteuert werden und bei einer Störung leuchten. Die Zuleitungen ZL zu den einzelnen Lampen sind dünne Drähte eines gemeinsam umhüllten Kabels, bei denen <lie oben genannte Brandgefahr besteht.
Zur Messung des zufliessenden und abfliessenden Gesamtstromes dienen die gleichgrossen Messwiderstände Rm1 und Rm2.
Ein integrierter Differenæverstärker DV sehr hohler Verstärkung ist iiber einen Spannungsteiler Ri/R2 Init seinem invertierenden Eingang Ei an die Lastspannung (Spaniiung an Lampen und Steuereinheiten) und mit seinem nicht invertierenden Eingang Eni iiber einen Spannungsteiler R3/R4 an die Betriebsspannung UB1 der Stromversorgung SV angeschlossen. Dabei sit R1 gleich R2 und R3 > R4. Der Ausgang A eines Solchen D@ fferenzverstärkers ist negativ, wenn Eni negativer als Ei ist und positiv, wenn Eni positiver als Ei ist.
Bei ullgestörtem Betrieb ohne Kurzschluss ist die Spannung an Eni positiver als an Ei; der Ausgang A des Differenzverstärkers liegt an positivem Potential und hält über den Basisvorwiderstalld R7 den in der negativen Zuleitung der Betriebsspannung angeordneten Schalttransistor Ts@ gleitend.
Bei Kurzschluss fliesst über den Messwiderstand Rmi mehr Strom als über deii Messwiderstand Rm2; der Eingang Ei wiid positiver als Eni; der Ausgang A wird negativ; der Transistor Tsl wird gesperrt und die Last abgeschaltet.
Da bei gesperrtem Transistor Tsi die Eingänge des Pifferenzverstärkers keine definierten Potentiale haben, wird zur Gewährleistung der Funktion der Anordnung eine nichtlineare Mitkopplung vou Ausgang A über eine Diode D und einen Widerstand R5 auf den Eingang Eni eingeführt. Bei ungestörtem Betrieb ist der Ausgang A positiv, die Diode D gesperrt und die Mitkopplung unwirksam. Bei Kurzschluss ist der Ausgang A nenativ, die Diode D leitend, der Eingang Eni erhält über R5 negatives Potential und der Differenzverstärker hält sich in der aktiven Lage.
Damit die Anordnung funktioniert, auch wenn die zu überwachende Beiriebsspannung UB1 klein oder Null wird, wird der Differenzverstärker von einer getrennten Betriebsspannung UB2 versorgt.
Die Differenzstromsicherung besitzt nicht die Fahigkeit, nach dem Beheben des Kurzschlusses voii selbst in die Ruhelage zurückzukehren. Sie muss vielmehr mittels einer Rückstelltaste RT in die Ruhelage zurückgestellt werden. Das kann geschehen, indem man den Eingang Ei negativer als Eni macht.
Damit bei andauerndem Kurzschluss ein zu langes Betätige@ der Drucktaste die Sicherung nicht unwirksam macht, wii<i zwischen Taste und Eingang Ei eine Schaltung zwischengeschaltet, die bei jedem Drücken der Rückstelltaste nur einen kurzen negativen Impuls auf den Eingang Ei gibt. Die Schaltung enthält einen NPN-Transistor Ts2, dessen Emitter mit dem Minuspol -UB2, dessen Kollektor über einen Widerstand R6 mit dem Eingang Ei des Differenzverstärkers verbunden ist und dessen Basis über einen Kondensator C und die Rückstelltaste RT bei jedem Drücken der Taste einen kurzzeitig positiven Impuls bekommt. Damit der Kondensator C sich entladen kann, ist ihm ein Widerstand R9 parallelgeschaltet. Damit der Transistor Ts2 über den Widerstand 119 nicht leitend gemacht werden kann, ist ein Widerstand R8 zwischen die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Ts2 geschaltet, der zusammen mit 119 einen Spannungsteiler bildet.
Die Messwiderstande Rm1 und Rm2 können als gedruckte Leitungen auf einer Druckschaltungskarte @ealisiert werden. Naturlich kann statt des Schalttransistors Isl ein Relais verwendet werden, wenn die Restspannung am bchaltt@ausistor zu gross werden sollie.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

# Elektronische Differen@stromsicherung zum Schutz der Zuleitungen einer einseilig geerdeten Betriebsgleichspannung zu einem Verbraucher gegen Berührungskurzschluss mit Erdpotential, dadurch gek@nnzeichnet, dass der zufliessende Strom mit dem abfliessenden Strom unmittelbar binter dem Verbraucher verglichen wird und die Betriebsspannung abgeschaltet wird, wenn eine vorgegebene Differenz zwischen dem zufliessenden und dem abfliessenden Strom auftritt.
2. Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleichgrosse Messwiderstande (Rm1 und Rm2) zwischen den Minuspol (-UB1) der Stromversorgungsquelle (SV) und der heissen Zuleitung (ZL) des Verbrauchers bzw. direkt hinter dem Verbraucher, in der Riick-Leitung (RL) angeordnet sind.
3. Elektronische differenzstromsicherung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Messwiderstände (Rm1 und Rm2) als gedruckte Leitungen auf einer Druckschattungskarte realisiert werden.
4. Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, tiass ein integrierter Differenzverstärker (UV) setir hoher Verstärkung als Vergleichsverstärker vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang (E1) über einen Spannungsteiler (R1/R2) an die Lastspannung und dessen nicht invertierender Eingang (Eni) über einen Spannungsteiler (R3/R4) an die Betriebsspannung (UB1 der St romversorgung (SV) angeschlossen ist , wobei der erste Spannungsteiler zwei gleichgrosse Widerstände enthält und der zweite Spannungsteiler die Betriebsspannung (UB1) so aufteilt, dass der nicht irivertierende Eingang (Eni) etwas positiv aussenmittig liegt.
5. Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (A) des Differenzverstärkers (DV) über einen Widerstand (R7) mit der Basis eines in die negative Zuleitung der Betriebsspannung (-UB1) augeordneten Schalttransistor (Ts1) verbunden ist.
6. Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (A) des Differenzverstärkers (DV) mit einem Relais verbunden ist, dessen Kontakt in der negativen Zuleitung der Betriebsspannung wiegt.
@ Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (A) des Diffeenzverstärkers über eine @@ode (D) und einen Widerstand (R5) mit dem Eingang (Eni) verbunden ist.
8 elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mittels einer Stelitaste (RT) in ihre Ruhelage zurückgestellt wird, wobei auf den Eingang (Ei) des Differenzverstärkers negatives Potential gegeben wir.
9. Elektronische Differellzstromsicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Rückstelltaste (RT) und den Eingang (Ei) eine Schaltung zwischengeschaltet wird, wobei jedes Drücken der Rückstelltaste nur einen kurzen negativen Impuls auf den Eingang (Ei) gibt.
10.Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen NPN-Transistor (Ts2) enthält, dessen Emitter mit dem Minuspol (-UB2) einer gesonderten Betriebsspannungsquelle, dessen Kollektor über einen Widerstand (R6) mit dem Eingang (Ei) des Differenzverstärkers verbunden ist und dessen Basis über einen Kondensator (C) und die Rückstelltaste (RT) bei jedem Drücken der Taste einen kurzzeitigen positiven Impuls bekommt.
11.Elektronische Differenzstromsicherung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Kondensator (C)'ein Widerstand (R9) und'parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors (Ts2) ein weiterer Widerstand (R8)geschaltet ist.