DE2213243B2

DE2213243B2 - Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung

Info

Publication number: DE2213243B2
Application number: DE19722213243
Authority: DE
Inventors: Ingo Dipl.-Ing. 6931 Oberdielbach Arnold
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1972-03-18
Filing date: 1972-03-18
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2213243A1; GB1387379A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Derartige Schaltungsanordnungen werden beispielsweise dazu benutzt, um die Spannung zwischen den beiden Leitern einer zweipoligen Leitung zu begrenzen. Diese Leitung ist Teil eines Stromkreises für Regelgeräte, Stellglieder, Meßgeräte u. a. m., der mit Maßnahmen zur Begrenzung des Stromes in diesem Stromkreis eigensicher gemacht wird, d. h. gefahrlos für die Benutzung in explosibler Umgebung. Strom und Spannung im Stromkreis werden auf einen derart geringen Wert begrenzt, daß auch bei störungsmäßigem Kurzschluß oder bei Leitungsunterbruch kein Zündfunke entsteht.

Aus dem BBC-Prospekt GEG 1 001 a (371.5) hd. 1970: »(Ex)i-Trennstufe« ist eine Schaltung der obengenannten Gattung bekannt. Die Spannungsbegrenzung wird hierbei durch eine parallel zu den beiden Leitungen des Stromkreises geschaltete Zenerdiode erreicht, der aus Gründen der Sicherheit eine zweite Zenerdiode über einen Widerstand parallel geschaltet ist.

Nachteilig ist an dieser Schutzschaltung, daß die Betriebsspannung nicht umgepolt werden darf, weil dann die Zenerdioden in Durchlaßrichtung betrieben werden und die Ausgangsspannung der Schutzschaltung zum zu sichernden Stromkreis hin auf den Wert ihrer Durchlaßspannung von ca. 0,7 V begrenzen. Aus dem gleichen Grund ist auch die Speisung mit Wechselspannung für nachgeschaltete Wechselstromkreise nicht möglich.

Für den Betrieb in Wechselstromkreisen wurden bisher zwei für verschieden gepolte Betriebsspannungen ausgelegte Schutzschaltungen der eingangs genannten Art Züsammengeschaltet Liste E 71,1970, Stahlelektronik, der Fa.R. Stahl Schaltgerätewerk, Künzelsau: »(Ex) i-Zenerbarrieren«, Spite 18. Der Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß hierzu die doppelte Anzahl von Zenerdioden bzw. zwei Geräte (Zenerbarrieren) mit entgegengesetzter Polung der Zenerdioden benötigt werden.

Aus der FR-PS 15 71475 ist eine Schutzschaltung bekannt, die für die Strom- bzw. Spannungsbegrenzung der Sekundärwicklung eines Transformators Verwendung findet. Zu diesem Zweck ist der Sekundärwicklung des Transformators eine Meß- oder Schutzanordnung parallelgeschaltet. Zusätzlich sind die beiden Anschlüsse der Sekundärwicklung mit den Wechselstromanschlüssen einer Gleichrichterbrücke verbunden Der positive Pol des Gleichstromanschlusses dieser Brücke ist an die erste Elektrode eines Kondensators angeschlossen, während der Minuspol über eine Impedanz an die zweite Elektrode des Kondensators angeschlossen ist. Diesem Kondensator ist die Reihenschaltung aus einer Impedanz und zwei Zenerdioden parallelgeschaltel.

ίο Zusätzlich ist dem Kondensator ein Thyristor parallelgeschaltet, dessen Zündelektrode an den Verbindungspunkt der Impedanz und der ersten Zenerdiode angeschlossen ist.

Diese Schutzschaltung ist, wie bereits eingangs

is erwähnt, ausschließlich für den Sekundärkreis eines Transformators, d. h. für die Begrenzung einer Wechselspannung ausgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schutzschaltung zur Spannungsbegrenzung mittels Zenerdioden zu schaffen, welche sowohl mit Wechselspannung als auch mit Gleichspannung von unterschiedlicher Polarität betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von der vorbeschriebenen Gattung, durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Diese Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß je nach Art des nachgeschalteten Stromkreises eine Speisung entweder mit Wechselspannung oder Gleichspannung von unterschiedlicher Polarität möglich ist, ohne daß die Zenerdiode in Durchlaßrichtung betrieben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur erläutert.

Diese Figur zeigt eine Schaltungsanordnung des Ausführungsbeispiels, bei der eine Zenerdiode 13 an eine Gleichrichterbrückenschaltung 14 mit Dioden 16, 17,18 und 19 derart angeschlossen ist, daß ihre Kathode mit einem Pluspol 27 und ihre Anode mit einem Minuspol 28 verbunden ist. Jeweils einer der Wechsel-Stromanschlüsse 22, 23 der Gleichrichterbrückenschaltung 14 ist mit einem zwischen einer Eingangsklemme 10 und einer Ausgangsklemme 25 gelegenen Leitungsabschnitt bzw. mit einer Rückleitung verbunden.
Aus sicherheitstechnischen Gründen ist eine zweite, mit einer Zenerdiode 15 und einer Gleichrichterbrükkenschaltung 20 aufgebaute Anordnung unter Einfügung eines Entkopplungswiderstandes ü2 der Gleichrichterbrückenschaltung 14 parallel geschaltet. Es besteht die Möglichkeit, anstelle der beiden Gleichrichterbrückenschaltungen 14 und 20 jeweils eine aus Einzeldioden aufgebaute Anordnung zu benutzen, die die gleichen Bedingungen erfüllt.

Eine Sicherung 21 schützt die Schaltung vor strommäßiger Überlastung, während ein Widerstand 24 den Strom im eigensicheren Stromkreis, der an die Ausgangsklemme 25 und 26 angeschlossen wird, auf ungefährliche Werte begrenzt.

Liegt an der Eingangsklemme 10 eine positive Betriebsspannung, so fließt der Zenerstrom der Zenerdiode 13 über die Dioden 16 und 19 zur Ausgangsklemme 26. Die Spannung an den leerlaufenden Ausgangsklemmen 25 und 26 ist maximal die Summe aus der Zenerspannung an der Zenerdiode 13 und der Durchlaßspannung der beiden Dioden 16 und

hs 19.

Wird die Eingangsklemme 10 mit dem negativen, die Eingangsklemme 11 dagegen mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden, so fließt der

Zenerstrom der Zenerdiode 13 von der Ausgangsklemme 26 über die Dioden 17 und 18.

Daher kann auch eine Wechselspannung an die Eingangsklemmen 31 und 12 angelegt and an den Ausgangsklemmen 25 und 26 abgenommen werden, ohne daß die Funktion der Schaltungsanordnung beeinträchtigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung der einem Verbraucher zugeführten Spannung mittels einer oder mehrerer dem Verbraucher parallel geschalteten Zenerdioden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (13, 15) in den Gleichstromzweig einer Gleichrichterbrückenschaltung (14, 20) geschaltet ist, derart, daß ihre Kathode mit dem gemeinsamen Kathodenanscliluß (Pluspol 27) und ihre Anode mit dem gemeinsamen Anodenanschluß (Minuspol 28) der Dioden (16, 17, 18, 19) der Gleichrichterbrückenschaltung (14, 20) verbunden ist, und daß die Eingänge (Wechselstromanschlüsse 22, 23) der Gleichrichterbrückenschaltung (14, 20) unmittelbar oder über einen Entkopplungswiderstand (12) an der Betriebssppnnung liegen.