DE2718798A1 - Schutzschaltung fuer gleichstrom- hauptstromkreis - Google Patents

Schutzschaltung fuer gleichstrom- hauptstromkreis

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für einen Gleichstrom-Hauptstromkreis mit einem Gleichspannungs-Pulssteller zum Steuern der von einer Gleichstromquelle an eine Gleichstromlast abgegebenen Leistung, wobei insbesondere Löschfehler des Glelchspannungs-Pulsstellers erfaßt werden, um die Gleichstromlast von der Gleichstromquelle zum Schutz der Gleichstromschaltung zu trennen. ·) (Gleichstromsteller)
Bekanntlich besteht ein Gleichspannungs-Pulssteller aus einem Hauptthyristor, einem Löschthyristor und einer Kommutierungseinrichtung mit einer Kommutierungsdrossel und einem Löschkondensator. Im Gleichspannungs-Pulssteller wird der Hauptthyristor eingeschaltet, damit Gleichstrom zu einer Gleichstromlast von einer Gleichstromquelle fließen kann, und dieser Zustand wird als "Betriebszustand" bezeichnet. Der Löschthyristor wird eingeschaltet, um den Hauptthyristor durch die Kommutierungseinrichtung auszuschalten, um so zu verhindern, daß Gleichstrom zur Gleichstromlast
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von der Gleichstromquelle fließt, und dieser Zustand wird als "Sperrzustand" bezeichnet.
Im folgenden wird unter "Betriebssignal" ein Signal verstanden, das den Hauptthyristor einschaltet, und unter "Sperrsignal" ein Signal, das den Löschthyristor einschaltet.
Die Pulssteuerung zwischen Betriebs- und Sperrzustand eines derartigen Gleichspannungs-Pulsstellers ist bekannt (vgl. z.B. US-PS 3 903 465 und US-PS 3 914 672).
Jedoch sina Löschfehler bei einem derartigen Gleichspannungs-Pulssteller wegen dessen Aufbau ein unvermeidliches Problem. D. h., ein Löschfehler tritt auf, wenn der Löschthyristor aus einem bestimmten Grund nicht einschaltet, obwohl das Sperrsignal zum Löschthyristor gespeist wurde, um den Hauptthyristor aus dessen leitendem Zustand auszuschalten, oder wenn die in der Kommutierungseinrichtung angesammelte Löschenergie nicht ausreicht, um den Hauptthyristor auszuschalten, obwohl der Löschthyristor abhängig von der Einspeisung des Sperrsignales eingeschaltet wurde.
Ein derartiger Löschfehler führt zu einem kontinuierlichen Gleichstromfluß zur Gleichstromlast von der Gleichstromquelle, und der sich ergebende Uberstrom-Zustand bewirkt eine Zerstörung des Thyristors und andere Schwierigkeiten. Wenn so ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers auftritt, muß dieser Löschfehler sofort erfaßt werden, um die Gleichstromlast von der Gleichstromquelle zum Schutz der gesamten Anlage so schnell als möglich zu trennen. In diesem Fall wird ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers aufgrund einer logischen Entscheidung der Beziehung
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zwischen dem Ein-Aus-Steuersignal am Gleichspannungs-Pulssteller und dem Ist-Ein-Aus-Betrieb des Gleichspannungs-Pulsstellers erfaßt. Eine auf einer derartigen logischen Entscheidung beruhende Schutzschaltung zur Erfassung von Löschfehlern des Gleichspannungs-Pulsstellers benötigt in vorteilhafter Weise zur Erfassung des Löschfehlers nur sehr wenig Zeit und wird in Elektrofahrzeugen, batteriebetriebenen Gabelstapler-Fahrzeugen usw. verwendet.
Eine derartige Löschfehler-Schutzschaltung wird im allgemeinen auf einer Leiterplatte gebildet. Eine Einrichtung wie z. B. Mehrleiter-Anschlüsse dient im allgemeinen zur elektrischen Verbindung dieser Schutzschaltung mit dem Hauptkreis einschließlich der Gleichstromquelle, der Gleichstromlast und des Gleichspannungs-Pulsstellers. Jedoch führen Störungen, wie z. B. ein fehlerhafter Kontakt oder Drahtbruch im übergang zwischen dem Hauptkreis und der Schutzschaltung dazu, daß Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers nicht erfaßt werden können, was einen gefährlichen Zustand mit sich bringt, wie z. B. Durchbrennen von Teilen einschließlich der Thyristoren oder Durchgehen des Fahrzeugs.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schutzschaltung anzugeben, mit der zuverlässig der Gleichstrom-Hauptstromkreis geschützt werden kann, indem die Gleichstromlast von der Gleichstromquelle getrennt wird, selbst wenn ein fehlerhafter Kontakt oder Drahtbruch am übergang zwischen Gleichstrom-Hauptstromkreis und Schutzschaltung auftritt.
Diese Aufgabe wird bei einer Schutzschaltung für Gleichstrom-HauptStromkreis aus einer Gleichstromquelle,
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aus einer Gleichstromlast, die mit einem Anschluß an einen Pol der Gleichstromquelle über eine Schalteinrichtung angeschlossen ist, und
aus einem Gleichspannungs-Pulssteller, der mit seinem einen Anschluß an den anderen Anschluß der Gleichstromlast und mit seinem anderen Anschluß an den anderen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen ist,
erfindungsgemäß gelöst durch
eine erste Einrichtung einschließlich eines ersten Widerstandes parallel zur Reihenschaltung der Schalteinrichtung und der Gleichstromlast,
eine zweite Einrichtung, die mit einem Anschluß an den einen Anschluß des Gleichspannungs-Pulsstellers angeschlossen ist, um an ihrem anderen Anschluß ein Signal synchron zu Betriebs- und Sperrzustand (Zünden und Löschen) des Gleichspannungs-Pulsstellers abzugeben,
eine dritte Einrichtung zum Erfassen eines Löschfehlers des Gleichspannungs-Pulsstellers, um aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung und eines Signales entsprechend einem Betriebssignal am Gleichspannungs-Pulssteller ein Ausgangssignal abzugeben, und
eine vierte Einrichtung zum Betätigen der Schalteinrichtung abhängig vom Ausgangssignal der dritten Einrichtung, um die Gleichstromlast von der Gleichstromquelle zu trennen.
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Öle Erfindung sieht also eine Schutzschaltung zum Schutz eines Gleichstrom-Hauptstromkreises vor, der eine Gleichstromquelle, eine Gleichstromlast, ein Schütz und einen Gleichspannungs-Pulssteiler aufweist. In der Schutzschaltung liegt ein Widerstand parallel zum Schütz und zur Last in Reihe, damit kontinuierlich die Quellenspannung an den Gleichspannungs-Pulssteiler abgegeben werden kann. Eine Schaltung ist mit dem Verbindungspunkt der Last und des Gleichspannungs-Pulsstellers verbunden, um ein Signal synchron zum Ein-Aus-Betrieb des Gleichspannungs-Pulsstellers zu erzeugen, und das Ausgangssignal dieser Schaltung und ein Signal entsprechend einem Betriebssignal werden zu einer Verknüpfungsschaltung (Logik) gespeist, die die logische Summe dieser Eingangssignale erzeugt, um den Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers zu erfassen. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung schaltet einen Thyristor ein, um das Schütz zu entregen, wodurch die Last von der Stromquelle getrennt wird. ·) (Zünden und Löschen)
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Pig. I ein Schaltbild einer herkömmlichen Schutzschaltung zum Schutz einer Oleichstromschaltung,
Fig. 2 Signale zur Erläuterung des Betriebs der herkömmlichen Schutzschaltung nach Flg. 1,
Fig. 3 ein Schaltbild eines AusfUhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schutzschaltung, und
Fig. 4 bis 6 Schaltbilder weiterer AusfUhrungsbeispiele der Erfindung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst anhand der Fig. 1 eine herkömmliche Schutzschaltung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer von der Anmelderin entwickelten Schutzschaltung für eine Gleichstromschaltung, die der Erfindung aber nicht als Stand der Technik oder älteres Recht entgegensteht.
In Fig. 1 hat der Hauptkreis eine Gleichstromquelle B, einen Hauptkreis-Schalter SW1, ein Schütz CTT, eine Gleichstromlast M (z.B. ein Gleichstrommotor) und einen Gleichspannungs-Pulssteller CH. Die Schutzschaltung ist mit drei Punkten der Hauptschaltung durch jeweils Mehrleiter-Anschlüsse MC., MC2 und MC, verbunden. Diese drei Punkte sind die Verbindungspunkte zwischen dem Schütz CTT und der Gleichstromquelle B, zwischen der Gleichstromlast M und dem Gleichspannungs-Pulssteller CH sowie zwischen dem Gleichspannungs-Pulssteller CH und der Oleichstromquelle B.
Abhängig vom Schließen des Hauptkreis-Schalters SW1 wird die Quellenspannung von der Gleichstromquelle B an einen Kondensator C1 über einen Widerstand R2, eine Z-Diode ZD2 und Dioden D2 und D, gelegt. Ein Basisstrom wird vom Kondensator C1 an einen Transistor T1 über einen Widerstand Rj, gespeist, um diesen Transistor T1 einzuschalten. In diesem Zeitpunkt 1st der Gleichspannungs-Pulssteller CH noch nicht in Betrieb. Wenn dann ein Schlüsselschalter SW2 geschlossen wird, fließt ein Basisstrom zu einem Transistor Tr2 über Widerstände JL und Rg, um diesen Transistor Tr2 einzuschalten. Ein Erregerstrom wird zur Spule CC des Schützes CTT gespeist, um dieses zu betätigen. Da der Transistor Trl in diesem Zeitpunkt leitet, liegt keine Spannung am Steueranschluß eines Thyristors Tv,. Deshalb ist der Thyristor Th
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nicht eingeschaltet.
Infolge der Betätigung des Schützes CTT wird die Hauptkreis-Schleife aufgebaut, die von der Gleichstromquelle B zum Hauptkreis-Schalter SW-, zum Schütz CTT, zur Gleichstromlast M, zum Gleichspannungs-Pulssteller CH und zur Gleichstromquelle B verläuft. Der Gleichspannungs-Pulss teller CH wird eingeschaltet, wenn ein Betriebssignal von einem (nicht dargestellten) Steueranschluß-Steuerglied über einen Widerstand R1 im obigen Zustand eingespeist wird. Der Gleichspannungs-Pulssteller CH wird abhängig von der Einspeisung eines Sperrsignales ausgeschaltet, jedoch tritt dieses Sperrsignal mit einer Verzögerung entsprechend dem Löschintervall auf (im allgemeinen in der Größenordnung von einigen 100 /is). Zusätzlich zur Gleichstromlast M ist auch eine Schaltung aus einer Diode D. und dem Widerstand R2 mit dem Gleichspannungs-Pulssteller CH verbunden. Das Anodenpotential der Diode D, fällt auf nahezu Null im leitenden Zustand des Gleichspannungs-Pulsstellers CH ab, während es im nicht leitenden Zustand des Gleichspannungs-Pulsstellers CH ansteigt. Das Leiten oder Nichtleiten des Gleichspannungs-Pulsstellers CH kann so genau ermittelt werden, indem das Anodenpotential der Diode D. erfaßt wird. Ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers CH kann daher sofort erfaßt werden, indem das Anodenpotential der Diode D. mit dem Betriebssignal-Pegel verglichen wird, um logisch zu erfassen, ob der Oleichspannungs-Pulssteller CH ohne Betriebssignal leitet. Hierzu wird bei der Schutzschaltung der Fig. 1 die Anodenspannung der Diode D1 durch die Z-Diode ZD-2 und die Diode D2 geleitet und dann durch eine Z-Diode ZD1 in der Amplitude auf einen geeigneten Pegel begrenzt. Dieses Spannungssignal und das durch einen
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Widerstand R-, geschickte Betriebssignal werden zu Dioden D, und D1^ gespeist, um die logische Summe dieser Signale zu erhalten. Die Art der Entscheidung ist so, daß der Löschfehler eingetreten ist, wenn die die logische Summe dieser Signale darstellende Spannung den Wert Null hat.
Fig. 2 zeigt Signale an verschiedenen Punkten der Fig. 1, wenn der Gleichspannungs-Pulssteller CH normal arbeitet und wenn ein Löschfehler auftritt. Der Verlauf des Betriebssignals und des Sperrsignals ist jeweils in Fig. 2 (A) und 2 (B) gezeigt. Die Anodenspannung der Diode D1 fällt nahezu auf Null ab, wie dies im Teil a' der Periode a in Fig. 2 (C) gezeigt ist, wenn der Gleichspannungs-Pulssteller CH abhängig von der Einspeisung des Betriebssignales mit dem in Fig. 2 (A) gezeigten Verlauf einschaltet. Wenn der Gleichspannungs-Pulssteller CH abhängig von der Einspeisung des Sperrsignales mit dem in Fig. 2 (B) dargestellten Verlauf ausschaltet, steigt die Anodenspannung der Diode D1 an, wie dies im Teil a" der Periode a in Fig. 2 (C) gezeigt ist. Jedoch liegt ein in Fig. 2 (D) dargestelltes amplitudenbegrenztes Signal tatsächlich an der Diode D,, da die Anodenspannung der Diode D1 durch die Z-Diode ZD1 auf einen geeigneten Pegel begrenzt wird. Das die logische Summe der an die Dioden D^, und Ou gelegten Signale darstellende Spannungssignal hat einen niedrigen Pegel während des Löschintervalles, wie dies im Teil a"' der Periode a in Fig. 2 (E) gezeigt ist. Tatsächlich wird jedoch dieses Spannungssignal durch den Kondensator C1 geglättet, und ein Signal in der Periode a in Fig. 2 (F) liegt am Transistor T1. Da der Kondensator C1 das Spannungssignal selbst im Teil mit niedrigem Pegel glättet, der während des Löschintervalles auftritt, fließt der Basisstrom kontinuierlich zum Transistor Trl über den
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Basiswiderstand R^. Deshalb wird der Transistor T , leitend gehalten, so lange der Gleichspannungs-Pulssteller normal arbeitet.
Wenn jedoch der Gleichspannungs-Pulssteller CH nicht ausschaltet, obwohl das Sperrsignal mit dem in Fig. 2 (B) dargestellten Verlauf eingespeist wird, d.h., wenn ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers CH auftritt, steigt die Anodenspannung der Diode D, nicht an, obwohl sie den durch Strichlinien im Teil b" der Periode b in Fig. 2 (C) dargestellten Verlauf im normalen Betriebszustand des Gleichspannungs-Pulsstellers CH haben sollte. In einem derartigen Fall kann die Anschlußspannung des Kondensators C, auf Null verringert werden. Damit wird der Transistor T . ausgeschaltet, und sein Kollektorpotential steigt an, wie dies in der Periode b in Fig. 2 (G) dargestellt ist, so daß der Thyristor Th einschaltet. Folglich fließt kein Basisstrom zum Transistor T2* unc* ^er Transistor T « ist ausgeschaltet, um das Schütz CTT abzubremsen.
Es sei nun angenommen, daß eine Störung, wie z.B. ein fehlerhafter Kontakt oder ein Drahtbruch (vgl.oben) am übergang zwischen dem Hauptkreis und der Schutzschaltung auftritt. Wenn ein fehlerhafter Kontakt oder ein Drahtbruch an den Mehrleiter-Anschlüssen MC, und MC-, vorliegt, fließt kein Erregerstrom zur Spule CC des Schützes CTT, so daß das Schütz CTT unterbrochen ist. In diesem Fall wird das "Fahrzeug nicht weiter angetrieben, und die Sicherheit kann gewährleistet werden.
Wenn jedoch ein fehlerhafter Kontakt oder ein Drahtbruch lediglich im Mehrleiter-Anschluß MCg auftritt, wird das Schütz CTT nicht unterbrochen, und der Gleioh-
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spannungs-Pulssteller CH arbeitet abhängig von der Einspeisung des Steuersignales. Wenn unter dieser Bedingung ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers eintritt, fällt die Anodenspannung der Diode D1 nicht auf Null ab, da der Mehrleiter-Anschluß MC2 nun getrennt ist. Die Quellenspannung liegt weiter am Kondensator C1 über den Widerstand R2, die Z-Diode ZD2 und die Dioden D2 und D,, um den Transistor T1 leitend zu halten. Auf diese Weise wird ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers überhaupt nicht erfaßt. D.h., eine Erfassung des Löschfehlers des Gleichspannungs-Pulsstellers CH wird unmöglich, wenn ein fehlerhafter Kontakt oder ein Drahtbruch im Mehrleiter-Anschluß MC2 bei einer derartigen Schaltung auftritt. Damit fließt ein überstrom durch den Hauptkreis, was leicht die Thyristoren im Gleichspannungs-Pulssteller
zerstört oder die Gleichstromlast durchbrennt. Weiterhin tritt ein sehr gefährlicher Zustand ein, wie z.B. ein Durchgehen des Fahrzeugs.
Um diesen gefährlichen Zustand zu vermeiden, sieht die Erfindung in der bestehenden Schaltung wesentliche Verbesserungen vor, indem der Weg zum Anlegen der Spannung an das Löschfehler-Erfassungsglied geändert wird, so daß das Schütz CTT zwingend unterbrochen wird, um die Sicherheit zu gewährleisten, wenn eine Störung, wie z.B. ein fehlerhafter Kontakt der Leiter oder ein Drahtbruch im übergang zwischen dem Hauptkreis der Schutzschaltung auftritt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das gegenüber der bestehenden Scnaltung nach Fig. 1 wesentliche Vorteile hat. Die erfindungsgetnäße Schaltung nach Fig. 3 weicht von der Schaltung nach Fig. 1 dadurch ab, daß Widerstände Rq und R10 anstelle der Diode D1 und des Widerstan-
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des R2 vorgesehen sind. Der Widerstand R10 in Fig. 3 hat einen Widerstandswert, der gleich ist dem Widerstandswert des Widerstandes R2 in Fig. 1. Der Widerstand Rq ist mit dem Hauptkreis über den Mehrleiter-Anschluß MC1 und ebenfalls Über einen weiteren Mehrleiter-Ansohluß MC^ verbunden, während der Widerstand R10 an den Hauptkreis über den Mehrleiter-Anschluß MC2 angeschlossen ist.
Der Widerstand R0 ist an den Hauptkreis über die Mehrlei ter-AnschlUsse MC1 und MC^ aus den beschriebenen Gründen angeschlossen. Es sei nämlich angenommen, daß die Mehrlei ter-AnechlUsse MC1 und MC^ nicht über den Wideretand Rq angeschlossen sind. Dann kann keine Spannung an den Gleichspannungs-Puls stell er CH gelegt werden, bevor die Hauptkreis-Schleife aufgebaut ist, d.h. im Zustand, in dem das Schütz CTT unterbrochen 1st. In diesem Zeitpunkt liegt weder ein Betriebssignal noch ein Sperrsignal am Gleichspannungs-Pulssteller CH. Folglich wird der Transistor Trl im nichtleitenden Zustand gehalten. Selbst wenn unter dieser Bedingung der Schlüsselschalter SW2 geschlossen wird, um das Schütz CTT zum Verfolgständigen der Hauptkreis-Schleife zu betätigen, wird der Transistor Tr2 im nichtleitenden Zustand gehalten, so daß unmöglich das Schütz CTT betätigt werden kann. D. h., die Schutzschaltung entscheidet fehlerhaft, daß ein Löschfehler des Oleichspannungs-Pulsetellers vorliegt, bevor die Hauptkreis-Schlelfe vervollständigt ist. Um eine derartige Situation vor Vervollständigen der Hauptkreis-Schleife zu vermeiden, liegt die Quellenspannung kontinuierlich am Oleichspannungs-Pulssteller CH über den Widerstand R0, um den Transistor Tpl leitend zu machen, so daß die Schutzschaltung entscheiden kann, daß der Betrieb normal ist.
Die folgenden Betriebsstufen der in Pig. 3 dargestell-709846/0898
ten Schaltung werden der Reihe nach beschrieben. Abhängig vom Einschalten des Hauptkreis-Schalters SW1 liegt die Quellenspannung von der Gleichstromquelle B am Kondensator C1 über die Widerstände R_, R10, die Z-Diode ZD2 und
R_, R10, die Z-Diode ZD2
die Dioden Dp und D-,. Ein Basisstrom wird vom Kondensator C1 zum Transistor T . über den Widerstand Rj, gespeist, um den Transistor T . einzuschalten. Der zusammengefaßte Widerstandswert ist auf diesem Weg um den Widerstandswert des Widerstandes RQ größer als der Widerstandswert beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Jedoch kann der gesamte gleiche Spannungspegel wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 an den Kondensator C1 gelegt werden, indem geeignet der Widerstandswert des Widerstandes Rq gewählt wird, obwohl weniger Strom zur Z-Diode ZD1 gespeist wird. Daher ist der leitende Zustand des Transistors T1 in Fig. 3 ebenfalls vollkommen gleich wie beim AusfUhrungsbeispiel in Fig. 1.
Wenn dann der Schlüsselschalter SW2 geschlossen wird, wird Basisstrom zum Transistor Tr2 über die Widerstände R7 und Rg gespeist, um den Transistor T2 einzuschalten, wodurch das Schütz CTT wie bei der Schaltung der Fig. 1 betätigt wird.
Die Betätigung des Schützes CTT vervollständigt die Hauptkreis-Schleife. Da der Innenwiderstandswert der Oleichstromlast M gewöhnlich sehr niedrig ist, ist die Anodenspannung des Gleichspannungs-Pulsstellers CH ungefähr gleich der Quellenspannung der Gleichstromquelle B. Der Widerstandswert des Widerstandes R10 in Fig. 3 ist ungefähr gleich dem Widerstandswert des Widerstandes R2 in Fig. 1 gewählt. Deshalb ist der durch die Z-Diode ZD2 und die DiodenD2, D, in Fig. 3 fließende Strom ungefähr
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gleich dem Strom in Fig. 1.
Die Anodenspannung des Gleichspannungs-Pulsstellers CH fällt auf Null ab, wenn der Gleichspannungs-Pulssteller CH eingeschaltet wird, und es fließt nunmehr kein Strom durch die Z-Diode ZD2 und die Dioden D2, D,. Nachdem das Schütz CTT betätigt wurde, ist der Zustand der Löschfehler-Erfassungsschaltung in Fig. 3 vollkommen gleich der Schaltung in Fig. 1, und das Löschfehler-Erfassen dieser Schaltung erfolgt wie bei der Schaltung nach Fig. 1.
Es sei nun angenommen, daß ein fehlerhafter Kontakt in den Mehrleiter-Anschlüssen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auftritt. Ein fehlerhafter Kontakt in den Mehrleiter-Anschlüssen MC1 oder MC, gefährdet nicht die Sicherheit auf irgendeine Weise, da das Schütz CTT in einem derartigen Fall nicht arbeitet. Ein fehlerhafter Kontakt im Mehrleiter-Anschluß MC2 führt zu einer verringerung des durch den Widerstand R10, die Z-Diode ZDp und die Dioden D2, D, fließenden Stromes auf Null. In einer bestimmten Periode ist die Spannung des Kondensators C1 Null, und das Schütz CTT ist wie bei der Erfassung eines Löschfehlers unterbrochen. Wenn ein fehlerhafter Kontakt im Mehrleiter-Anschluß MC^ auftritt, wird kein Basisstrom zum Transistor T1 gespeist, obwohl der Hauptkreis-Schalter SW1 geschlossen ist. Sobald daher der Schlüsselschalter SW2 eingeschaltet ist, wird der Thyristor Th eingeschaltet, und der Transistor Tr2 leitet nicht, um das Betätigen des Schützes CTT zu verhindern. Es sei dann angenommen, daß ein fehlerhafter Kontakt im Mehrleiter-Anschluß MC^ auftritt, nachdem das Schütz CTT betätigt wurde. In diesem Fall wird der Transistor Trl leitend gehalten, da der Basisstrom dorthin über die Last M, den Widerstand R10, die Z-Diode ZDg und die DiodenDg,
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Al
gespeist wird. Deshalb wird das Schutz CTT nicht unterbrochen, und der Gleichspannungs-Pulssteller CH kann arbeiten. Nach Auftreten eines Löschfehlers wird in dieser Lage dieser unmittelbar erfaßt, um das Schütz CTT zu unterbrechen.
Daraus folgt, daß die erfindungsgemäße Schutzschaltung einen Löschfehler immer erfaßt, wenn ein fehlerhafter Kontakt in einem beliebigen Mehrleiter-Anschluß MC. bis MC^ auftritt. Daher gewährleistet dieses Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung Sicherheit gegenüber Störungen, wie z.B. einem fehlerhaften Kontakt in den Mehrleiter-Anschlüssen oder Bruch der Leitungsdrähte, wodurch ein Durchgehen des Fahrzeuges oder Durchbrennen des Gleichspannungs-Pulsstellers CH verhindert wird, was die Zuverlässigkeit beträchtlich verbessert.
Hochspannung liegt am Gleichspannungs-Pulssteller CH aufgrund der Induktivität der Last M im transienten Zustand, in dem der Oleichspannungs-Pulssteller CH vom Betriebszustand in den Sperrzustand ausgeschaltet wird. Diese überspannung ist im allgemeinen 2-2,5 mal so groß wie die von der Gleichstromquelle B abgegebene Quellenspannung. Bei der Schaltung der Flg. 1 muß diese Überspannung durch die Diode D. mit hoher Nenn-Durchbruchsspannung gesperrt werden. Bei der Schaltung der Fig. 3 ist jedoch eine derartige Diode nicht erforderlich, was den Aufwand entsprechend verringert. Weiterhin besteht keine Gefahr einer Zerstörung der Löschfehler-Erfassungsschaltung aufgrund Durchbruches der Dioden durch eine Stoßspannung, und daher ist die Zuverlässigkeit weiter verbessert.
In Fig. 4 ist ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das vom ersten AusfUhrungsbeispiel in
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ίο
Fig. 3 abgewandelt ist.
Aus Gründen der Sicherheit und zur Verhinderung von Störungen ist die Verdrahtung in Elektrofahrzeugen genau genormt. Danach muß eine Sicherung am Auslaß Jeder Signalleitung vorgesehen werden, die von einem Hauptkreis herausführt, so daß der Draht selbst bei Erdung nicht Feuer fangen kann, was auf dem Ablösen seines Isoliermantels beruht. Die Sicherung wird leicht unterbrochen, wenn sie z.B. einer Schwingung ausgesetzt ist. Deshalb kann die Erfassung eines Löschfehlers unmöglich werden, wie dies oben anhand der Schaltung der Fig. 1 erläutert wurde, wenn die Sicherung lediglich am Auslaß der nach außen führenden Leitung bei der Schaltung der Fig. 3 vorgesehen ist.
Beim zweiten AusfUhrungsbeispiel oder der abgewandelten Schaltung in Fig. 4 liegen daher Sicherungen F1, F2 und F, jeweils in Reihe mit den Mehrleiter-AnschlUseen MC1, MC2 und VlC1,, so daß selbst bei Unterbrechung einer oder mehrerer Sicherungen F1, F2 und F, die Schutzschaltung wie beim ersten AusfUhrungsbeispiel den Löschfehler erfaßt, um so ständig Sicherheit zu gewährleisten. Im übrigen entspricht die Schaltung in Fig. 4 elektrisch genau der Schaltung in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, das vom zweiten AusfUhrungsbeispiel der Fig. 4 abgewandelt ist. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 4 dadurch, daß die Sicherung F, weggelassen 1st. Es 1st daher nicht erforderlich, den elektrischen Betrieb der Schaltung der Flg. 5 näher zu erläutern, da er vollständig dem Betrieb der Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 entspricht.
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Eine zur Feuerverhinderung verwendete Sicherung sollte in erster Linie nahe des Hauptkreises vorgesehen sein. Im allgemeinen ist diese Sicherung in einem Sicherungshalter untergebracht, der durch einen Montagekörper befestigt oder in einem festen Montagegehäuse vorgesehen ist. Mehrere Sicherungshalter sind zur Vereinfachung der Herstellung im allgemeinen in Gruppen angeordnet und im gleichen Montagegehäuse untergebracht.
Beim AusfUhrungsbeispiel der Fig. 5 sind die in einzelnen Sicherungshaltern untergebrachten Sicherungen F1 und F2 mit einem einzigen Montagegehäuse FC versehen. Die Sicherung F, in Fig. 4 ist weggelassen, und der Widerstand PL· ist im Montagegehäuse FC angeordnet. Bei der Schaltung der Fig. 5 führt das Erden des zum Schlüsselschalter SW2 führenden Leitungsdrahtes zum Durchbrennen der Sicherung F,, und das Schütz CTT wird unmittelbar unterbrochen, um das Auftreten von Feuer zu verhindern. Selbst wenn das Schütz CTT aus irgendeinem Grund in einem derartigen Fall betätigt gehalten wird, ist der Wert des durch die Last M und den Widerstand RQ fließenden Kurzschlußstromes ungefähr gleich dem Wert des normalen Stromes, der auftritt, wenn der Gleichspannungs-Pulssteller CH mit seinem Tastverhältnis von 100 % arbeitet, d.h., dieser Stromwert ist so klein, um ein überhitzen des Widerstandes RQ zu bewirken.
Nach Erden des zum Widerstand R10 führenden Leitungsdrahtes in dem Zustand, in dem das Schütz CTT betätigt ist, brennt die Sicherung F2 durch, um die Löschfehler-Erfassungsschaltung zu erregen, wodurch das Schütz CTT unterbrochen wird.
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Die Sicherungen F1, P2 und der Widerstand RQ sind im gleichen Montagegehäuse FC untergebracht, um die Sicherung F, und den Mehrleiter-Anschluß MCh auszuschließen, ohne auf irgendeine Weise die Feuerverhinderung zu beeinträchtigen, während der erforderliche Aufwand beträchtlich verringert wird.
Fig. 6 zeigt ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, das von der Schaltung der Fig. 3 abgewandelt ist. Beim AusfUhrungsbeispiel der Fig. 6 sind die Logik-Teile in Fig. 3 durch Inverter, ein UND-Glied usw. ersetzt. In Fig.6 ist ein erster Inverter IN. mit dem Widerstand R.Q verbunden, um das Signal synchron zur Pulssteuerung des Gleichspannungs-Pulsstellers CH zwischen Betriebszustand und Sperrais t and (Ein-Aus-Steuerung) umzukenren. Ein zweiter Inverter IN2 ist mit dem Widerstand R, verbunden, um das Signal entsprechend dem Betriebssignal umzukehren. Die Ausgangssignale dieser Inverter IN« und IN2 werden zu einem UND-Glied UND gespeist, von dem ein Ausgangssignal "1" nur dann auftritt, wenn ein Löschfehler des Gleichspannungs-Pulsstellers CH vorliegt. Die Phase des Signalee synchron zum Betriebszustand-Sperrzustand des Gleichspannungs-Pulsstellers CH 1st im allgemeinen um das Löschintervall des Gleichspannungs-Pulsstellers CH von der Phase des Signales entsprechend dem Betriebssignal versetzt. Damit tritt ein 11I"-Ausgangssignal vom UND-Glied UND für eine sehr kurze Zeitdauer auf, die im allgemeinen in der Größenordnung von 500 /Us ist. Jedoch wird das für eine so kurze Zeitdauer auftretende Ausgangssignal durch den Kondensator C, geglättet und überschreitet nicht die Zener-Spannung einer Z-Diode ZD,. Mach Auftreten eines Löschfehlers des Gleiohspannungs-Pulsstellers CH erzeugt das UND-Glied UND ein
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1 -Ausgangssignal, und die Spannung des Kondensators C, überschreitet die Zener-Spannung der Z-Diode ZD,, um den Thyristor Tn einzuschalten, wodurch das Schütz CTT unterbrochen wird.
Die Erfindung ermöglicht also ein zuverlässiges Trennen der Gleichstromlast von der Gleichstromquelle, wodurch die Sicherheit bei einem fehlerhaften Kontakt oder Drahtbruch im übergang zwischen dem Hauptkreis und der Schutzschaltung verbessert wird.
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Claims (1)

1 ./Schutzschaltung ür Gleichstrom-Hauptstromkreis aus einer Gleichstromquelle,
aus einer Gleichstromlast, die mit einem Anschluß an einen Pol der Gleichstromquelle über eine Schalteinrichtung angeschlossen ist, und
aus einem Gleichspannungs-Pulssteller, der mit seinem einen Anschluß an den anderen Anschluß der Gleichstromlast und mit seinem anderen Anschluß an den anderen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen ist,
gekennzeichnet durch
eine erste Einrichtung einschließlich eines ersten Widerstandes (Rg) parallel zur Reihenschaltung der Schalteinrichtung (CTT) und der Gleichstromlast (M), um die Reihenschaltung mittels des ersten Widerstandes (Rg) zu Überbrücken,
eine zweite Einrichtung, die mit einem Anschluß an den einen Anschluß des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) angeschlossen ist, um an ihrem anderen Anschluß ein Signal synchron zu Betriebs- und Sperrzustand (Zünden und Löschen) des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) abzugeben,
eine dritte Einrichtung zum Erfassen eines Löschfehlers des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH), um aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung und eines Signales entsprechend einem Betriebssignal am Gleichspannungs-Pulssteller (CH) ein Ausgangssignal abzugeben, und
eine vierte Einrichtung (CC) zum Betätigen der Schalteinrichtung (CTT) abhängig vom Ausgangssignal der dritten Einrichtung, um die Gleichstromlast (M) von der Gleichstromquelle (B) zu trennen (Fig. 3).
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1,
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ORIGINAL INSPECTED
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung aufweist:
ein Logik-Glied (UND), das die logische Summe aus einem invertierten äquivalenten Signal des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung und einem invertierten äquivalenten Signal des Signales entsprechend dem Betriebssignal erzeugt ,
einen Kondensator (C.) zum Glätten des Ausgangssignales des Logik-Gliedes (UND), und
einen Halbleiter-Schalter (Th), der betätigbar ist, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Spannung am Kondensator (C ) unter einen vorbestimmten Wert fällt (Fig. 6).
3. Schutzschaltung für Gleichstrom-HauptStromkreis aus einer Gleichstromquelle,
aus einer Gleichstromlast, die mit einem Anschluß an einen Pol der Gleichstromquelle über eine Schalteinrichtung angeschlossen ist, und
aus einem Gleichspannungs-Pulssteller, der mit seinem einen Anschluß an den anderen Anschluß der Gleichstromlast und mit seinem anderen Anschluß an den anderen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen ist,
gekennzeichnet durch
eine erste Einrichtung einschließlich eines ersten Widerstandes (R.) parallel zur Reihenschaltung der Schalteinrichtung (CTT) und der Gleichstromlast (N) über eine erste und eine zweite Sicherung (F., F,) an den entgegengesetzten Enden der Reihenschaltung, um diese mit dem Widerstand (Rq) zu überbrücken,
eine zweite Einrichtung, die mit einem Anschluß an den Verbindungspunkt der Gleichstromlast (N) und des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) über eine dritte Sicherung (F.) angeschlossen ist, um am anderen Anschluß ein Signal synchron
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zu Betriebs- und Sperrzustand (Zünden und Löschen) des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) abzugeben,
eine dritte Einrichtung zum Erfassen eines Löschfehlers des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH), um ein Ausgangssignal aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung und eines Signales entsprechend einem Betriebssignal am Gleichspannungs-Pulssteller (CH) zu erzeugen, und
eine vierte Einrichtung (CC) zum Betätigen der Schalteinrichtung (CTT) abhängig vom Ausgangssignal der dritten Einrichtung, um die Gleichstromlast (M) von der Gleichstromquelle (B) zu trennen (Fig. 4).
k. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Einrichtung einen zweiten Widerstand (R10) und einen Amplitudenbegrenzer (Dp, D,) aufweist, der das vom zweiten Widerstand (R10) Abgegebene Signal bei einem vorbestimmten Pegel begrenzt (Fig. 3).
5. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder A, gekennzeichnet durch
eine Z-Diode (ZD2) zwischen dem zweiten Widerstand (R10) und dem Amplitudenbegrenzer (D_, D_) (Fig. 3)·
6. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Einrichtung aufweist:
ein Logik-Glied (UND), das die logische Summe aus dem Ausgangssignal der zweiten Einrichtung und dem Signal entsprechend dem Betriebssignal bildet,
einen Kondensator (C1) zum Glätten des Ausgangssignales des Logik-Gliedes (UND), und
einen Halbleiter-Schalter (Th), der betätigbar ist, um das Auβgangssignal zu erzeugen, wenn die Spannung am Kondensator (C1) unter einen vorbestimmten Wert fällt (Fig. 6).
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7. Schutzschaltung
für Gleichstrom-Halbstroir.kreis
aus einer Gleichstromquelle,
aus einer Gleichstrorr.last, die mit einem Anschluß an einen Pol der Gleichstromquelle über eine Schalteinrichtung angeschlossen ist, und
aus einem Gleichspannungs-Pulssteller, der mit seinem einen Anschluß an den anderen Anschluß der Gleichstromlast und mit seinem anderen Anschluß an den anderen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen ist,
gekennzeichnet durch
eine erste Einrichtung einschließlich eines Widerstandes (Rq), der mit seinem einen Anschluß über eine erste Sicherung (F1) an einen Anschluß der Schalteinrichtung (CTT) angeschlossen ist, deren anderer Anschluß mit dem einen Anschluß der Gleichstromlast (K) verbunden ist, und der mit seinem anderen Anschluß an den einen Anschluß des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) angeschlossen ist, um die Reihenschaltung der Schalteinrichtung (CTT) und der Gleichstromlast (M) mit dem Widerstand (Rq) zu überbrücken, eine zweite Einrichtung, die mit ihrem einen Anschluß an den einen Anschluß des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) über eine zweite Sicherung (F_) angeschlossen ist, um an ihrem anderen Anschluß ein Signal synchron zum Betriebsund Sperrzustand (Zünden und Löschen) des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH) abzugeben,
eine dritte Einrichtung zum Erfassen eines Löschfehlers des Gleichspannungs-Pulsstellers (CH), um aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung und eines Signales entsprechend einem Betriebssignal am Gleichspannungs-Pulssteller (CH) ein Ausgangssignal zu erzeugen, und
eine vierte Einrichtung (CC) zum Betätigen der Schaltein-
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richtung (CTT) abhängig vom Ausgangssignal der dritten Einrichtung, um die Gleichstromlast (M) von der Gleichstromquelle (B) zu trennen (Fig. 5).
8. Schutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sicherung (F-.) und der Widerstand (Rq) zusammen mit der zweiten Sicherung (F~) im selben Gehäuse (FC) untergebracht sind (Fig. 5).
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DE2718798A 1976-04-28 1977-04-27 Schutzschaltungsanordnung für einen Gleichstrom-Hauptstromkreis Expired DE2718798C3 (de)

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DE2718798B2 DE2718798B2 (de) 1981-07-09
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