DE2216092A1 - CIRCUIT TO OPTIMIZE THE FUNCTION OF SELENIUM OVERVOLTAGE LIMITERS - Google Patents
CIRCUIT TO OPTIMIZE THE FUNCTION OF SELENIUM OVERVOLTAGE LIMITERSInfo
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8500 Nürnberg - Wiesentalttrafit 40 Telefon 0911/37781 - Telex 06/221558500 Nuremberg - Wiesentalttrafit 40 Telephone 0911/37781 - Telex 06/22155
Datum: 29. März 1972 Unser Zeichen: E 247202Date: March 29, 1972 Our reference: E 247202
Schaltung zur Optimierung der Funktion von Selen-UberspannungsbegrenzernCircuit to optimize the function of selenium overvoltage limiters
Zum Schutz von Halbleiterbauelementen mit geringer Wärmekapazität gegen unzulässige Uberspannungsbeiastung werden diesen oder den zur Erzeugung von Überspannungen beitragenden Schaltungsbauteilen Spannungsbegrenzende Bauelemente parallel geschaltet.To protect semiconductor components with low heat capacity against Inadmissible overvoltage loads are used to generate this or that circuit components contributing to overvoltages voltage-limiting Components connected in parallel.
Dementsprechend werden gemäß der DT-AS 1 067 521 zur Überspannungsbegrenzung Kondensatoren und Widerstände verwendet, und gemäß der DT-PS 905 281 werden eine Reihenschaltung bildende Halbleitergleichrichterelemente jeweils durch dazu parallel angeordnete Selengleichrichter, die bekanntlich eine Sperrkennlinie mit schroffem Übergang in einen Bereich mit steilem Stromanstieg aufweisen, gegen Überspannungen geschützt.Accordingly, according to DT-AS 1 067 521 for overvoltage limitation Capacitors and resistors are used, and according to DT-PS 905 281 semiconductor rectifier elements forming a series circuit are each used by selenium rectifiers arranged in parallel, which are known a blocking characteristic with a sharp transition into a region with a steep Show current rise, protected against overvoltages.
Solche sogenannten Selen-Uberspannungsbegrenzer, die im Vergleich zu einkristallinen Halbleiterbauelementen eine höhere Uberstrombelastbarkeit aufweisen, bestehen aus in Reihe geschalteten Selengleichrichterplatten, die sich durch hohe Durchschlagfestigkeit und durch eine im Betrieb praktisch nicht veränderliche Sperrkennlinie mit besonders scharfem Übergang in den steilen Stromanstiegsbereich auszeichnen, und deren Anzahl durch die Spitzenspannungsbelastbarkeit der einzelnen Platte und durch die Höhe der zulässigen Betriebsspannung bestimmt wird.Such so-called selenium overvoltage limiters, which are compared to single-crystalline Semiconductor components have a higher overcurrent capacity, consist of selenium rectifier plates connected in series, which is characterized by high dielectric strength and a blocking characteristic that is practically unchangeable during operation with a particularly sharp transition in the steep current rise area, and their number by the peak voltage load capacity of the individual plate and by the height the permissible operating voltage is determined.
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Wirkt auf einen Schaltkreis eine überspannung, so kann der jeweils an den Schaltungselementen des Kreises auftretende Anteil dieser überspannung unzulässig hohe Werte annehmen und zum Ausfall der Schaltungselemente fuhren. If an overvoltage acts on a circuit, it can be sent to the Circuit elements of the circuit occurring portion of this overvoltage is impermissible assume high values and lead to failure of the circuit elements.
In Gleichstromkreisen werden sogenannte gepolte Selen-Uberspannungsbegrenzer verwendet, bei denen sämtliche Gleichrichterplatten zueinander in Reihe und zu dem zu beschaltenden Bauelement parallel in der Weise angeordnet sind, daß sie von den in der vorgegebenen Spannungsrichtung auftretenden Überspannungen ausschließlich in Sperrichtung beansprucht werden. Dabei tritt an den Anschlüssen des Überspannungsbegrenzers eine Spannung auf, die einen durch dessen Sperrkennlinie bestimmten Wert erreicht, der als Begrenzungsspannung bezeichnet wird.So-called polarized selenium overvoltage limiters are used in DC circuits used, in which all rectifier plates are arranged in series with one another and in parallel with the component to be wired are that they are different from those occurring in the given voltage direction Overvoltages are only claimed in the reverse direction. A voltage occurs at the connections of the surge suppressor which reaches a value determined by its blocking characteristic, which is referred to as the limiting voltage.
Beim Einsatz in Wechselstromkreisen sind zur Vermeidung eines Kurzschlusses des Kreises in einer der beiden Stromrichtungen jeweils zwei gepolte, mit entgegengesetzter Polung in Reihe angeordnete Selen-Uberspannungsbegrenzer vorgesehen, die als Gleichrichterzweige einen in beiden Richtungen begrenzend wirkenden, sogenannten ungepolten Überspannungsbegrenzer bilden. In Figur 1 ist schematisch eine Schaltungsanordnung mit einem solchen ungepolten Begrenzer dargestellt. Ein gegen Überspannungen zu schützendes, weiterhin als Verbraucher bezeichnetes Bauteil 1 ist mit einem ungepolten Selen-Uberspannungsbegrenzer 2 beschaltet, der aus den Gleichrichterzweigen 2a und 2b besteht mit jeweils vorzugsweise gleicher Anzahl Gleichrichterplatten 3, die durch die am Verbraucher 1 vorgegebene Wechsel-Anschlußspannung und durch die Sperrspannungsbelastbarkeit der einzelnen Gleichrichterplatte bestimmt wird. Bei Überlastbeanspruchung dieser Anordnung mit im Punkt α gegenüber dem Punkt b positiverer Spannung ist der Gleichrichterzweig 2b in Sperrichtung beansprucht. Die an diesem entstehende Begrenzungsspannung kann annähernd die hochstzulässige Überspannungsbelastbarkeit des Verbrauchers erreichen. Der durch beide Gleichrichterzweige 2a, 2b fließende, der Begrenzung!spannung im Kennlinienbereich steilen Stromanstiegs des Zweiges 2b zugeordnete Überstrom erzeugt an dem inWhen used in AC circuits, short circuits are to be avoided of the circuit in one of the two current directions two polarized selenium overvoltage limiters arranged in series with opposite polarity provided which, as rectifier branches, form a so-called non-polarized overvoltage limiter which has a limiting effect in both directions. In FIG. 1, a circuit arrangement with such a non-polarized limiter is shown schematically. A device to be protected against overvoltages, Component 1, furthermore referred to as a consumer, is connected to a non-polarized selenium overvoltage limiter 2, which consists of the rectifier branches 2a and 2b are each preferably the same number of rectifier plates 3, which are determined by the AC connection voltage specified at the consumer 1 and through the reverse voltage load capacity of the individual rectifier plates is determined. If this arrangement is overloaded with a voltage that is more positive at point α than at point b, the rectifier branch is 2b claimed in the blocking direction. The limiting voltage generated at this can approximate the highest permissible overvoltage load capacity of the consumer. The limiting voltage flowing through both rectifier branches 2a, 2b is steep in the characteristic curve range The overcurrent associated with the rise in the current of branch 2b is generated at the in
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Durchlaßrichtung beaufschlagten Zweig 2a einen Spannungsabfall, der je nach Impulshöhe in der Größenordnung der Begrenzungsspannung liegen kann und mit dieser am Uberspannungsbegrenzer eine die Uberspannungsbelastbarkeit des zu schutzenden Verbrauchers 1 unzulässig Überschreitende Gesamtspannung bildet. Dadurch ist die Wirkung des Begrenzers erheblich beeinträchtigt. Forward direction acted upon branch 2a a voltage drop, which ever can be in the order of magnitude of the limiting voltage depending on the pulse height and with this on the overvoltage limiter an overvoltage load capacity of the consumer to be protected 1 impermissibly exceeding total voltage forms. This significantly affects the effectiveness of the limiter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den unerwünschten Durchlaßspannungsabfall an einem Zweig von ungepolten Selen-Uberspannungsbegrenzern zu beseitigen und dadurch dessen Funktion zu optimieren.The invention is based on the object of the undesired forward voltage drop on a branch of unpoled selenium overvoltage limiters to eliminate and thereby optimize its function.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Optimierung der Funktion von Selen-Uberspannungsbegrenzern, die aus zwei mit entgegengesetzter Polung in Reihe angeordneten Gleichrichterzweigen mit jeweils einer oder mehr elektrisch in Reihe liegenden Selengleichrichterplatten bestehen, und besteht darin, daß zu jedem, parallel zu dem zu beschaltenden Bauteil angeordneten Selengleichrichterzweig eine gegenüber diesem einen niedrigeren Durchlaßspannungsabfall aufweisende Halbleiterdiode parallel geschaltet ist.The invention relates to a circuit for optimizing the function of Selenium overvoltage limiters, which consist of two rectifier branches arranged in series with opposite polarity, each with one or more Selenium rectifier plates lying electrically in series exist, and consists in that for each, arranged parallel to the component to be wired Selenium rectifier branch connected in parallel with a semiconductor diode having a lower forward voltage drop compared to this is.
Anhand der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiele werden Aufbau und Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung aufgezeigt und erläutert. Figur 2 zeigt das Schaltungssymbol einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Figur 3 im Schnitt den Aufbau einer Schaltung gemäß Figur 1 und Figur 4 das Symbol einer Drehstromschaltung mit Anwendung des Erfindungsgegenstandes. FUr gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt«Based on the exemplary embodiments shown in Figures 2 to 4 Structure and mode of operation of the subject matter of the invention shown and explained. Figure 2 shows the circuit symbol of an inventive Circuit arrangement, Figure 3 in section the structure of a circuit according to Figure 1 and Figure 4 the symbol of a three-phase circuit with application of the Subject of the invention. The same designations are chosen for the same parts in all figures «
Die gemäß der Darstellung in Figur 2 jedem Gleichrichterzweig 2a, 2b des Begrenzers 2 zusätzlich parallel geschaltete Halbleiterdiode 4 kann beispielsweise ein Siliziumgleichrichterelement sein. Aufgrund seines, im Vergleich zum Gesamtwiderstand der in Reihe liegenden Selengleichrichterplatten jedes Gleichrichterzweiges geringen Durchlaßwiderstandes schließt es den parallel liegenden Gleichrichterzweig bei entsprechendem Belastungs-As shown in FIG. 2, each rectifier branch 2a, 2b of the Limiter 2 additionally parallel-connected semiconductor diode 4 can, for example be a silicon rectifier element. Because of its low forward resistance compared to the total resistance of the selenium rectifier plates lying in series, each rectifier branch closes the parallel rectifier branch with the corresponding load
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fall kurz. Die Uberspannungsbelastbarkeit dieser Dioden liegt Über der maximalen Begrenzungsspannung der Gleichrichterzweige·fall short. The overvoltage load capacity of these diodes is above the maximum limiting voltage of the rectifier branches
Da die auftretenden Uberlastimpulse fUr die Dioden 4 nur eine gelegentlich vorkommende, sogenannte Stoßstrombelastung darstellen und die Nennstrombelastbarkeit nur einen Bruchteil derselben betrügt, sind Jeweils Dioden mit im Vergleich zu den Abmessungen des entsprechenden Gleichrichterzweiges kleiner Baugröß· verwendbar, so daß für die erfindungsgemäßen Anordnungen auch der Vorteil der Wirtschaftlichkeit gegeben ist.Since the overload pulses that occur for the diodes 4 only occasionally represent the so-called surge current load that occurs and the rated current carrying capacity Is only a fraction of the same, diodes are in each case with compared to the dimensions of the corresponding rectifier branch small size · usable, so that for the invention Arrangements also have the advantage of economic efficiency.
Die Dioden können in einfacher Weise mit ihren Anschlußdrähten oder -bauteilen jeweils an den Über die Gleichrichterplatten hinausragenden Anschlußfahnen jedes Gleichrichterzweiges zum Beispiel durch Löten oder Verschrauben befestigt werden, wie dies in Figur 3 aufgezeigt ist.The diodes can be connected to their connecting wires or components in a simple manner in each case on the connecting lugs protruding beyond the rectifier plates each rectifier branch, for example by soldering or screwing be attached, as shown in FIG.
Größere Dioden 4 können auf eine zusätzliche Metallplatte entsprechender Flächenausdehnung aufgeschraubt werden, die vorzugsweise zwischen der letzten Selengleichrichterplatte eines Gleichrichterzweiges und der nachfolgenden Anschlußfahne eingefügt ist.Larger diodes 4 can correspond to an additional metal plate Surface expansion are screwed, preferably between the last selenium rectifier plate of a rectifier branch and the following Terminal lug is inserted.
Gemäß der Darstellung in Figur 4 ist die erfindungsgemäße Schaltung auch in Drehstromsystemen anwendbar, wobei jedem der drei in Stern geschalteten Gleichrichterzweige aus Selengleichrichterplatten eine Diode 4 parallel geschaltet ist.According to the illustration in Figure 4, the circuit according to the invention is also applicable in three-phase systems, with each of the three star-connected rectifier branches made of selenium rectifier plates a diode 4 in parallel is switched.
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