DE2236846C2 - Schaltungsanordnung zur Verhinderung einer Falschpolung an den Eingangsanschlüssen eines Gleichstromverbrauchers - Google Patents

Description

ßer wirkender Schalter (23) angeordnet ist, und ferner eine die Falschpolung an den Eingangsan-

daß an den ungleichnamigen Ausgängen (α,, α₂) Schlüssen eines Gleichstromverbrauchers generell

des Polumschalters der zweite Steuerkreis als verhindernde Schaltungsanordnung bekannt, die aus

eine Reihenschaltung aus einem bei der Sollpo- 30 einer als Graetz-Schaltung bekannten und dem Ver-

lung der Ausgänge leitenden zweiten Halbleiter- braucher vorgeschalteten Gleichrichterbrucke be-

ventil (25) und einer Betätigungseinrichtung (24) steht. Diese Schaltung führt zwar dem Verbraucher

für den Schalter (23) liegt. die Spannung immer mit der Sollpolarität zu, ruft je-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- doch zwangsläufig einen stromabhängigen Spandurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerein- 35 nungsabfall hervor, da bei jeder Polung mindestens richtung (14) des Polumschalters (13) und die zwei Dioden mit dem zu schützenden Gleichstrom-Betätigungseinrichtung (24) des Schalters (23) in verbraucher in Reihe liegen. In üblichen Anwenbekannter Weise Relais bzw. Schütze sind. dungsfällcn beträgt der stromabhängige Spannungs-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 abfall bei Verwendung von Siliziumdioden 2 X 0,6 V, oder2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste 40 d.h. etwa 1,2V. Unter vergleichbaren Umständen Halbleiterventil (15) so geschaltet ist, daß der ist bei Verwendung von Germaniumdioden der Span-Steuerkreis bei Normalpolung am Schaltungsein- nungsabfall zwar geringer, jedoch macht die niedrige gang (.?,, e₄) erregt ist (F i g. 2). maximale Sperrschichttemperatur (etwa 70° C) Germaniumdioden für viele Zwecke ungeeignet. Die be-

45 kannte Anordnung von mit dem Verbraucher in

Reihe geschalteten Dioden ist daher immer dann ungünstig oder sogar ungeeignet, wenn ein Gleichst romverbraucher an seinen Eingängen eine relativ

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus zwei Steu- genau stabilisierte Gleichspannung benötigt,
erkreisen bestehende Schaltungsanordnung zur Ver- 50 Hs ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schalhinderung einer Falschpolung an den Eingangsan- tungsanordnung anzugeben, die an ihren Ausgangsschlüssen eines Gleichstromverbrauchers mit einem anschlüssen unabhängig von der Polung an ihren zwei ungleichnamige Anschlüsse aufweisenden Ein- Eingangsanschlüssen stets die gleiche Sollpolung zur gang und einem an die Eingangsanschlüsse des Verfügung stellt, ohne beachtliche stromabhängige Gleichstromverbrauchers anschaltbaren Ausgang, bei 55 Komponenten in den Verbraucherstromkreis einzuder der erste Steuerkreis zwischen den ungleichnami- führen.

gen Anschlüssen des Schaltuiigseingangs liegt und ein Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer erstes Halbleiterventil und eine mit diesem in Reihe Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gegeschaltete erste Steuereinrichtung aufweist. lost durch die Gesamtheit der Merkmale, daß die er-

Bei einer aus der deutschen Patentschrift 575 6*51 60 stc Steuereinrichtung einen in den Leitungswegen anbekannten Schutzvorrichtung für elektrische strom- geordneten Polumschaltcr steuert, daß die Polung richtiingsabhängige Apparate liegt in dem Stromkreis des ersten Halbleiterventils so gewählt ist, daß die erdes zu schützenden Apparates ein Schalter, dessen stc Steuereinrichtung den Polumschalter bei einer als Zustand durch einen zum Verbraucherstromkreis falsch definierten Polung der Anschlüsse des Schalparallel geschalteten Steuerkreis entsprechend der 65 lungseingangs auf die Sollpolung am Schaltungsaus-Polung an den Eingangsanschlüssen gesteuert wird. gang umschaltet, daß in wenigstens einem Leitungs-Der Steuerstromkreis, der eine Teilspannung des weg ein dem Polunischalter nachgeschalteter, als Verbraucherstromkreises abgreift, besteht aus einem Schließer wirkender Schalter angeordnet ist, und daß

an den ungleichnamigen Ausgängen des Polumschallers der zweite Steuerkreis als eine Reihenschaltung aus einem bei der Sollpolung der Ausgänge leitenden jweiten Halbleiterventil und einer Betätigungseinrichtung für den Schalter liegt.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht also im Prinzip aus zwei in Kaskade geschalteten Schaltungseinheiten, nämlich aus einer elektronisch gesteuerten, automatischen Polumschaltungseinrichtung, die bei einer von der Sollpolung am Schaltungseingang abweichenden Polung eine Polungsumkehr herbeiführt, und aus einer ebenfalls elektronisch gesteuerten und automatisch arbeitenden Zuschalteiurichtung, die grundsätzlich erst dann den Verbindungsweg zu dem zu schützenden Gleichstromverbraucher schließt, wenn die ihr vergeschaltete Polumschaltungseinrichtuns an ihrem Ausgang die Sollpolung zur Verfügung stellt.

Damit erfüllt der Erfindungsgegenstand die Bedingung des uneingeschränkten Schutzes der nachgeschalteten Gleichstromanlage gegen Falschpolung, erreicht den wirtschaftlichen Vorteil des von der Polumi der am Eingang anstehenden Spannung unabhängigen Betriebs des Gleichstromverbrauchers und ermöglicht die direkte Durchverbindung (über reine Schalter) vom Schaltungseingang zum Verbraucher.

in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Steuereinrichtung des Polumschalters und die Betätigungseinrichtung des Schalters in bekannter Weise Relais bzw. Schütze.

Das erste Halbleiterventil kann so gcschaltei sein, daß der erste Steuerkreis bei Normalpolung am Schaltungseingang erregt ist.

!in folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen naher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen, einem Gleichstromverbraucher vorgeschalteten Schaltungsanordnung und

F i g. 2 eine gegenüber der Anordnung nach F i g. 1 abgewandelte Ausführungsform eines der Polumschaltung dienenden ersten Steuerkreises.

Gemäß F i g. 1 besteht die Schaltungsanordnung aus zwei in Reihe geschalteten Teilschakungen, nämlieh einer den ersten Steuerkreis bildenden gesteuerten Polumschßltungseinrichtung 1 und einer dieser nachgeschalteten, einen zweiten Steuerkreis bildenden Einschalteinrichtung 2. Die Teilschaltungen 1 und 2 bilden die Leitungswege für den Versorgungsstrom eines zu schützenden Gleichstromverbrauchers 3, dessen ungleichnamige Eingangsan^chlüsse mit E₁ und E₂ bezeichnet sind. Es sei für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung angenommen, daß das Speisespannungspotential am Eingangsanschluß E₁ grundsätzlich gegenüber demjenigen am Eingangsanschluß E., positiv sein muß.

Die Polumschaltungseinrichtung weist zwei Eingangsanschlüsse e_t und p, auf, die über Leitungen 11 bzw. 12 mit beweglichen Kontakten 13' bzw. 13" eines mit 13 bezeichneten Umschalters verbunden sind. Die Schaustellung des Umschalters 13 wird von einem Relais 14 bestimmt, das mit einem Halbleiterventil 15 in Reihe an den Leitungen Il und 12 bzw. an den Eingangsanschlüssen e, und C₂ liegt.

Das Halbleiterventil 15 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bei einem Potentialgefälle von 11 nach 12 gesperrt, wobei das mit dem Halbleiterventil in Reihe geschaltete Relais 14 entregt ist, und in der Gegenrichtung leitend.

Die beweglichen Kontakte 13' und 13" des Poluimschalters 13 sind — entsprechend dem Erregungssiustand des Relais 14 — in die beiden mit ausgezogenen und gestrichelten Linien gezeigten Stellungen versetzbar, in denen sie jeweils mit einem stationären Kontakt leitend verbunden sind. Die insgesamt vier stationären Kontakte des Umschalters sind über Leitungen 18 bzw. 19 paarweise miteinander derart verbunden, daß in jeder SchaJtstellung des Unischaltsrs der eine bewegliche Kontakt den Leitungsweg zum Ausgang a_x und der andere bewegliche Kontakt dien Leitungsweg zum Ausgang a_t der Polumschaltungseinrichtung schließt.

Den Ausgängen a_x und a_t der Polumschaltungseinrichtung 1 sind die beiden Eingangsanschlüsse der Einschalteinrichtung 2 nachgeschaltet. Die Schaltungseinheit 2 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus den beiden ungleichnamigen Leitungswegen 21 und 22, welche die Speisestromverbindung zum Verbraucher3 herstellen, einem als Schließer wirkenden Schalter 23, einer als Relais oder Schütz ausgebildeten Betätigungseinrichtung 24 für den Schalter 23 und einem mit dem Relais 24 in Reihe über den Eingängen der Einschalteinrichtung 2 bzw. den Ausgängen α, und a.₂ der Polumschaltungseinrichtung 1 liegenden Halbleiterventil 25. Die Polung des Halbleiterventils 25 ist so vorgesehen, daß es bei Falschpolung (gegenüber dem Potential auf der Leitung 22 negatives Potential auf der Leitung 21) den dem Schaltungseingang parallel geschalteten Erregerstromkreis des Relais 24 sperrt, so daß der Schalter 23 geöffnet bleibt und der Leitungsweg zum Gleichstromverbraucher 3 unterbrochen ist. Eirst wenn die richtige Polarität an den Eingangsklemrnen der Einschalteinrichtung 2 anliegt, wird ein Strom zur Erregung des Relais 24 durch das Halbleiterventil 25 durchgelassen, so daß der Schalter 23 betätigt und der Leitungsweg zum Verbraucher 3 geschlossen wird.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sei zunächst auf den Fall eingegangen, daß an e_t ein gegenüber demjenigen an C₁ positives Potential anliegt. Dieser Zustand ist in F i g. 1 durch die Vorzeichenangabe angedeutet. Bei dieser Polung bleibt das den Polumschalter steuernde Relais 14 in der in ausgezogenen Linien dargestellten Ruhestellung, da das mit seiner Erregerwicklung in Reihe liegende Halbleiterventil 15 gesperrt ist und den Steuerkreis unterbricht. Über den Umschalter 13 wird daher der positive Pol von dem Eingangsanschluß e, zum Ausgangsanschluß a. und der negative Pol vom Eingangsanschluß e, zum Ausgangsanschluß a., geleitet. Wegen der daraufhin an den Eingangsklemmen der Einschalteinrichturg2 anstehenden Potentialdiflercnz der richtigen Polung wird das Halbleiterventil 25 sofort leitend und erregt das Relais 24 des Schalters 23. l ber den Schalter 23 wird der Leitungsweg zum Verbraucher 3 geschlos

Bei der in F i g. 1 in Klammern angegebenen umgekehrten l'olung der Eingangsanschlüsse e, und C₁ stellt sich beim Zuschalten der Spannung zunächst an den Ausgängen α, und a., der Polumschaltungseinrichtung 1 über die in Ruhestellung befindlichen, mit ausgezogenen Linien dargestellten beweglichen Kontakte 13', 13" die falsche Polarität ein. Bei dieser Po-

lung des Schaltungseingangs ist jedoch das Halbleiterventil 15 stromdurchlässig, der Stromkreis über die Erregerwicklung des Relais 14 wird geschlossen, und der Polumschalter wird in die gestrichelt gezeigte Stellung gebracht. In dieser Stellung liegt an den Ausgangsanschlüssen der Polumschaltungseinrichtung 1 bzw. an den Eingangsanschlüssen der Einschalteinrichtung 2 die Spannung mit der richtigen Polarität an. Erst dann wird der Schalter 23 durch das über das Halbleiterventil 25 erregte Relais 24 betätigt und schließt den Stromkreis zum Verbraucher 3. Das Zuschalten des Verbrauchers 3 erfolgt also über die Einschalteinrichtung 2 automatisch um die zur geeigneten Polumschaltung erforderliche Schaltzeit verzögert. Dadurch ist eine Falschpolung an tten Eingangsanschlüssen £, und E₂ des Verbrauchers 3 in der Einschaltphase, d. h. vor dem Polumschalten, ausgeschlossen.

Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung entspricht in allen wesentlichen Einzelheiten dem Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Polumschaltungseinrichtung 1, mit der Ausnahme, daß die Polung des mit dem Relais 14 in Reihe über dem Eingang C₁, e₂ Hegenden Halbleitcrventils 15 gegenüber derjenigen des in ä F i g. 1 dargestellten Halbleiierventils 15 umgekehrt ist. Dadurch wird eine Funktionsumkehr erreicht, dergestalt, daß der Steuerkreis des Polumschalters 13 bei der in F i g. 2 mit den entsprechenden Vorzeichen dargestellten Normalpolung am Schaltungseingang

ίο über das Halbleilerventil 15 stromführend ist und das Relais 14 erregt ist. Übereinstimmend mit der Schaltung gemäß Fig. 1 stellt es sich am Ausgang der Polumschaltungseinrichtung nach Fig. 2 die Sollpolung ein.

Da der Übergangswiderstand der Schalter im Bereich von nur wenigen Milliohm gehalten werden kann, ist der durch die neue Schaltungsanordnung hervorgerufene Spannungsabfall bis zu den Eingangsanschlüssen E₁ und E₂ des Verbrauchers 3 ex-

äo trem gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

mit einer Spule in Reihe geschalteten Gleichrichter. Patentansprüche: Bei richtiger Polung erhält die Spule auf Grund der Sperrwirkung des Gleichrichters keine Spannung,

1. Aus zwei Steuerkreisen bestehende Schal- und der als öffner ausgebildete Schalter hält den tungsanordnung zur Verhinderung einer Falsch- 5 Verbraucherstromkreis geschlossen. Bei falscher Popolung an den Eingangsanschlüssen eines Gleich- lung wird dagegen die Spule über den Gleichrichter stromverbrauchers mit einem zwei ungleichna- erregt, und der Schalter schaltet den gesamten mige Anschlüsse aufweisenden Eingang und Stromkreis vom Netz ab. Die bekannte Schutzvoreinem an die Eingangsanschlüsse des Gleich- richtung dient also nicht dazu, das Auftreten von stromverbrauchers anschaltbaren Ausgang, bei io Strom falscher Richtung zu vermeiden, sondern sie der der erste Steuerkreis zwischen den ungleich- unterbricht den Verbraucherstromkreis, sobald eine namigen Anschlüssen des Schaltungseingangs falsche Anschlußverbindung hergestellt wird. Bei liegt und ein erstes Halbleiterventil und eine mit dieser Anordnung kann der zu überwachende Appadiesem in Reihe geschaltete erste Steuereinrich- rat bis zur Schalterbetätigung einer Falschpolung tung aufweist, gekennzeichnet durch 15 ausgesetzt werden. Gegen Falschpolung empfindliche die Gesamtheit der Merkmale, daß die erste Gleichsiromanlagcn können jedoch auch dann beSteuereinrichtung (14) einen in den Leitungswe- schädigt oder zerstört werden, wenn die Spannung gen (11. 21, A₁, E₁ und 12, 22, A₂, £.,) angeord- am Eingang der Gleichstromanlage nur kurzzeitig neten Polumschalter (13) steuert, daß "die Polung über die zum Ausschalten erforderliche Schaltzeit in des ersten Halbleitervemils (15) so gewählt ist, so falscher Polung ansteht. Aus wirtschaftlichen Gründaß die erste Steuereinrichtung (14) den Polum- den ist es darüber hinaus unvertretbar, zunächst die schalter (13) bei einer als falsch definierten Po- Zuschaltung der Verbraucherspannung so lange zu lung der Anschlüsse des Schaltungseingangs auf verzögern, bis eine Polungskorrektur durch eine Bedie Sollpolung am Schahungsausgang umschaltet, dienungsperson vorgenommen und der Leitungsweg daß in wenigstens einem Leitungsweg(21) ein dem 35 erneut geschlossen wird.

Polumschalter (13) nachgeschalteter, als Schlie- Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7 118 035 ist