DE2264063C3

DE2264063C3 - Circuit arrangement for limiting inrush current for AC consumers

Info

Publication number: DE2264063C3
Application number: DE19722264063
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing.(grad) 8000 München Schüler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1978-01-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Einschaltstrombegrenzung für aus Transformatoren, Drosseln und/oder Kondensatoren bestehende Wechselstromverbraucher unter Verwendung von im Laststromkreis angeordneten, zeitverzögert über Schalter kurzschließbaren Vorwiderständen.The invention relates to a circuit arrangement for limiting inrush current for alternating current loads consisting of transformers, chokes and / or capacitors using Series resistors that are arranged in the load circuit and can be short-circuited with a time delay via switches.

Eine derartige Schaltungsanordnung, bei der zwischen dem Wechselspannungsnetz und einem Transformator eingeschleifte Vorwiderstände nach dem Einschalten des Verbrauchers mit einer Zeitverzögerung durch Stromtore fiberbrückt werden, ist bereits bekannt (DTPS H 92 315).Such a circuit arrangement in which series resistors looped in between the AC voltage network and a transformer after switching on the consumer with a time delay bridged by power gates is already known (DTPS H 92 315).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unterbrechungsfreie Stromversorgung z. B. in Nachrichtenübertragungssystemen oder elektronischen Datenverarbeitungsanlagen durch Einschaltstromstöße nicht zu überhasten. Da hier häufig ein Haupt- und mehrere Nebenverbraucher kleiner Leistung versorgt werden müssen, die zeitlich nacheinander einschaltbar sind, ist die bekannte Schaltung für diesen Anwendungsfall nicht geeignet. Besteht der Hauptverbraucher aus einem Transformator, einer Drossel oder einem Kondensator, dann muß verhindert werden, daß die Einschaltstrombegrenzung durch einen oder mehrere Nebenverbraucher unwirksam gemacht wird. Bei der Bedämpfung des Einschaltstromes durch Vorwiderstände sollen Nebenverbraucher auch dann mit der vollen Netzspannung betrieben werden können, wenn die Vorwiderstände noch nicht kurzgeschlossen sind.The invention has for its object to provide the uninterruptible power supply z. B. in communication systems or electronic data processing systems by inrush currents to rush. Since one main consumer and several secondary consumers of low power are often supplied here must, which can be switched on one after the other, is not the known circuit for this application suitable. If the main consumer consists of a transformer, a choke or a capacitor, then it must be prevented that the inrush current is limited by one or more auxiliary consumers is rendered ineffective. When the inrush current is attenuated by series resistors, secondary consumers should then also use the full mains voltage can be operated if the series resistors are not yet short-circuited.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöstThis object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liefert der Stromwandler sekundärseitig die Versorgungsspannung und die Schwellwertspannung für die Verzögerungsschaltung, die aus einem Schmitt-Trigger und einem oder mehreren Zeitgliedem besteht Die Schaltungsanordnung ermöglicht es, einphasige ■ s Verbraucher an die Zuleitung anzuschließen und mit der vollen Netzspannung zu versorgen, die keinen Vorwiderstand aufweistAccording to an advantageous development of the invention, the current transformer supplies the secondary side Supply voltage and the threshold voltage for the delay circuit, which consists of a Schmitt trigger and one or more timing elements The circuit arrangement enables single-phase ■ s consumers to be connected to the supply line and with the to supply full mains voltage that does not have a series resistor

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beThe invention will be described in more detail below with reference to an embodiment shown in the figure schrieben.wrote.

Drei Phasen RST eines Drehstrom-Versorgungsnetzes werden über eine Schaltungsanordnung zur Einschaltstrombegrenzung einem Verbraucher, z. B. mit Transfoimatoreingang, zugeführt der an Ausgangs-2s klemmen U, V, W angeschlossen ist Die Phase R ist direkt zur Ausgangsklemme U durchgeschleift so daß für einphasige Hilfseinrichtungen des Verbrauchers beim Einschalten der Primärspannung sofort die volle Netzspannung zur Verfügung steht In den VerbinThree phases RST of a three-phase supply network are connected to a load such. B. with transformer input, which is connected to output 2s terminals U, V, W The phase R is looped through directly to the output terminal U so that the full mains voltage is immediately available for single-phase auxiliary devices of the consumer when the primary voltage is switched on dungsleitungen der beiden anderen Phasen S zur Ausgangsklemme Vund Tzur Ausgangsklemme Wsind als Teile der Anordnung zur Strombegrenzung Vorwiderstände Rl, R2, RV, R2· eingefügt, die den Einschaltspitzenstrom begrenzen, wenn der HauptverConnection lines of the other two phases S to output terminal V and T to output terminal W are inserted as parts of the arrangement for current limiting series resistors R1, R2, RV, R2 , which limit the inrush current when the main circuit braucher zugeschaltet wird. Diese Vorwiderstände werden nach dem Einschalten des Hauptverbrauchers zeitverzögert in zwei Stufen z. B. nach etwa 250 ms bzw. 350 ms mittels Kontakten s 1, s Γ, s2, s2' von Schützen 51 und 52 kurzgeschlossen. Die Steuerung der Schützeconsumer is switched on. These series resistors are delayed after switching on the main consumer in two stages z. B. after about 250 ms or 350 ms by means of contacts s 1, s Γ, s2, s2 ' of contactors 51 and 52 short-circuited. Control of the shooter erfolgt unter Verwendung eines Meßgliedes für den Laststrom und einer als Verzögerungsschaltung ausgebildeten Auswerteschaltung. Als Meßglied wird ein Stromwandler Ü verwendet dessen Primärwicklung mit den Vorwiderständen in der Phase 5 in Reihe geschaltettakes place using a measuring element for the load current and an evaluation circuit designed as a delay circuit. A Current transformer Ü uses its primary winding connected in series with the series resistors in phase 5 ist Der in der Sekundärwicklung des Stromwandlers fließende Strom wird in einer Gleichrichterschaltung GL gleichgerichtet und erzeugt an einem Kondensator CX bzw. an einem Widerstand R 5 eine geglättete Hilfsspannung, die durch Z-Dioden Zl, Z2 auf einenThe current flowing in the secondary winding of the current transformer is rectified in a rectifier circuit GL and generates a smoothed auxiliary voltage on a capacitor CX or a resistor R 5, which is fed to a maximalen Spannungswert von z. B. 30 V begrenzt wird. Diese Hilfsspannung verläuft bis zum Einsatz der Begrenzung proportional dem Verbraucherstrom und dient zum Betrieb der Auswerteschaltung, die aus einem Schmitt-Trigger und zwei Zeitgliedem bestehtmaximum voltage value of z. B. 30 V is limited. This auxiliary voltage continues until the Limitation proportional to the consumer current and is used to operate the evaluation circuit, which consists of a Schmitt trigger and two timing elements

An den Eingang des Schmitt-Triggers mit den Transistoren TS1 und 752 ist über einen Spannungsteiler mit Widerständen R6,R7 ein Teil der Hilfsspannung gelegt Die Schaltung ist so ausgebildet, daß die Teilspannung am Widerstand R 7 den EingangsschwellA part of the auxiliary voltage is applied to the input of the Schmitt trigger with the transistors TS 1 and 752 via a voltage divider with resistors R6, R7 . The circuit is designed so that the partial voltage across the resistor R 7 exceeds the input threshold wert des ersten Transistors 751 bei einem definierten Wert des Laststromes überschreitet welcher unter dem des Nennlaststromes liegt. Wenn also der Hauptverbraucher angeschlossen wird, so wird der Eingangsschwellwert überschritten, und die beiden Transistorenvalue of the first transistor 751 at a defined The value of the load current exceeds that which is below that of the nominal load current. So when the main consumer is connected, the input threshold is exceeded, and so are the two transistors

<>5 TS1, 752 wechseln den Zustand ihrer Leitfähigkeit und starten ein erstes Zeitglied, das aus einem Transistor 753 mit seiner Eingangsbeschaltung und einem Relais D1 im Ausgangskreis besteht. Damit ist sichergestellt,<> 5 TS 1, 752 change the state of their conductivity and start a first timer, which consists of a transistor 753 with its input circuit and a relay D 1 in the output circuit. This ensures

daß das erste Zeitglied unabhängig von der Stromanstiegsgeschwindigkeit bei einem definierten Wert des Laststromes gestartet wird, der unter dem des Nennlaststromes liegt Solange der Schwellwert nicht erreicht wird, ist der Transistor TS 2 d>:s Schmitt-Triggers leitend gesteuert und verhindert das Loslaufen des ersten Zeitgliedes, da das Potential an einem Kondensator CI auf einen Wert gehalten wird, der durch die Summe der Zenerspannung aus einer Z-Diode Z3 und der Emitter-Kollektorspannung des Transistors 7S2 gegeben ist Erreicht nun die mit dem Verbraucherstrom der Phase S zunächst linear verknüpfte Spannung der Steuerbaugruppe einen Wert, der ausreicht, den Transistor TSl in den Durchlaßbereich zu steuern, so kippt der Schmitt-Trigger. Der Transistor 752 sperrt, so daß sich der Kondensator C2 des ersten Zeitgliedes über Widerstände R 8 und R 9 aufladen kann. Wenn sein Potential die Summenspannung aus Referenzspannung an einer im Steuerkreis des Transistors TS 3 liegenden Z-Diode Z 4 und der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 75*3 überschreiten will, wird der Transistor TS 3 der ersten Verzögerungsstufe leitend gesteuert Das Relais Di wird erregt und bringt das Schütz S1 über einen Relaiskontakt d 1 zum Ansprechen. Um den Bürdenwiderstand des Stromwandlers C im wesentlichen konstant zu halten, wird gleichzeitig über einen Relaiskontakt di' der Widerstand R5 am Ausgang der Gleichrichterschaltung GL abgeschaltet Die Kontakte s 1 und s Γ des Schützes 51 überbrücken die Vorwiderstände R1 und R Γ. Ober einen Hilfskontakt si" des Schützes S1 wird gleichzeitig Spannung an das zweite Zeitglied gelegt, das nach Ablauf seiner Verzögerungszeit mittels eines weiteren Schützes 52 die restlichen Vorwiderstände R 2 und R 2' überbrückt, wodurch der Betriebszustand erreicht wird. Das zweite Zeitglied besteht im wesentlichen aus einem RC-Glied Ä10, C3, das über eine Zenerdiode Z5 an den Steuerkreis eines Transistors TS4 angeschlossen ist Im Kollektorkreis des Transistors TS 4 ist ein Relais D 2 angebracht dessen Relaiskontakt dl das Schütz 52 an Spannung legt Der Betriebszustand bleibt solange bestehen, wie der durch den Stromwandler fließende Verbraucherstrom größer oder gleich dem Wert ist der ein Ansprechen der Schaltung bewirkt hat Sinkt der Strom unter diesen Wert ab, so kippt der Schmitt-Trigger zurück. Die Vorwiderstände werden wieder eingeschaltet und die Kondensatoren C2, CZ der Zeitglieder entladen. that the first timer is started regardless of the rate of increase in current at a defined value of the load current, which is below that of the nominal load current.As long as the threshold value is not reached, the transistor TS 2 d>: s Schmitt trigger is conductive and prevents the first one from starting Timing element, since the potential at a capacitor CI is kept at a value that is given by the sum of the Zener voltage from a Zener diode Z3 and the emitter-collector voltage of the transistor 7S2. Now, the voltage which is initially linearly linked to the load current of phase S is reached the control module a value that is sufficient to control the transistor TSl in the pass band, so the Schmitt trigger toggles. The transistor 752 blocks so that the capacitor C2 of the first timing element can be charged via resistors R 8 and R 9. If its potential wants to exceed the total voltage of the reference voltage at a Zener diode Z 4 and the base-emitter threshold voltage of the transistor 75 * 3 in the control circuit of the transistor TS 3, the transistor TS 3 of the first delay stage is switched on energizes and causes contactor S1 to respond via a relay contact d 1. In order to keep the load resistance of the current transformer C essentially constant, the resistor R5 at the output of the rectifier circuit GL is switched off via a relay contact di '. The contacts s 1 and s Γ of the contactor 51 bridge the series resistors R 1 and R Γ. Via an auxiliary contact si ″ of the contactor S 1, voltage is simultaneously applied to the second timing element which, after its delay time has elapsed, bridges the remaining series resistors R 2 and R 2 ′ by means of a further contactor 52, whereby the operating state is reached essentially consists of an RC element Ä10, C3, which is connected to the control circuit of a transistor TS 4 via a Zener diode Z5. In the collector circuit of the transistor TS 4, a relay D 2 is attached whose relay contact dl applies voltage to the contactor 52.The operating state remains as long as it is How the load current flowing through the current transformer is greater than or equal to the value that caused the circuit to respond. If the current falls below this value, the Schmitt trigger flips back. The series resistors are switched on again and the capacitors C2, CZ of the timing elements unload.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Schaltungsanordnung zur Einschaltstrombegrenzung für aus Transformatoren, Drosseln und/ oder Kondensatoren bestehende Wechselstromverbraucher unter Verwendung von im Laststromkreis angeordneten, zeitverzögert über Schalter kurzschließbaren Vorwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anschaltung von ein- und mehrphasigen Verbrauchern an ein Drehstromnetz zwei (S, T) der drei stromführenden Phasen (R, S, T) Vorwiderstände (R 1, Ä2. R V, R r) aufweisen und daß ein mit einem der Vorwiderstände (R 1, J? 2) in Reihe geschalteter Stromwandler (Üj vorgesehen ist, der bei einem unterhalb des Nennstromes liegenden Wert des durch die Primärwicklung des Stromwandlers (O) fließenden Lastsromes mit der Sikundärseitig entstehenden Spannung eine die Zeitverzögerung bewirkende, mit einem Schwellwert arbeitende Verzögerungsschaltung steuert, welche die Überbrückung der Vorwiderstände (R 1, R 2, R 1', R 2') durch die Schalter bewirkt1. Circuit arrangement for limiting the inrush current for transformers, chokes and / or capacitors consisting of alternating current consumers using series resistors which are arranged in the load circuit and can be short-circuited with a time delay via switches, characterized in that two (S, T) for connecting single and multi-phase consumers to a three-phase network of the three current-carrying phases (R, S, T) have series resistors (R 1, Ä2. RV, R r) and that a current transformer (Üj connected in series with one of the series resistors (R 1, J? 2) is provided, which at a value of the load current flowing through the primary winding of the current transformer (O) with the voltage occurring on the secondary side, which is below the nominal current, controls a delay circuit which causes the time delay and operates with a threshold value, which controls the bridging of the series resistors (R 1, R 2, R 1 ', R 2 ') caused by the switch

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler (Ü) sekundärseitig die Versorgungsspannung und die Schwellwertspannung für die Verzögerungsschaltung liefert2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the current transformer (Ü) supplies the supply voltage and the threshold voltage for the delay circuit on the secondary side

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Vorwiderstände (Al, Ä2, Al', R2') in mehrere Teilwiderstände unterteilt sind und daß die Teilwiderstände stufenweise kurzschließbar sind.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the series resistors (Al, Ä2, Al ', R2') are divided into several partial resistances and that the partial resistances can be short-circuited in stages.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung aus einem Schmitt-Trigger mit einem oder mehreren Zeitgliedem besteht4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Delay circuit consists of a Schmitt trigger with one or more timing elements

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Kurzschließen eines Teilwiderstandes das nächstfolgende Zeitglied eingeschaltet ist5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at the same time as the short-circuiting of a partial resistance, the next timer is switched on is