DE2851956A1 - Monitoring circuit for fuses in AC supply network - has each fuse shunted by incandescent lamp in series with opto-electronic coupler - Google Patents
Monitoring circuit for fuses in AC supply network - has each fuse shunted by incandescent lamp in series with opto-electronic couplerInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zur elektronischCn SicherungsüberwachungCircuit arrangement for electronic CN fuse monitoring
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Sicherungsüberwachung in einer Stromversorgungsanlage, bei der Verbraucher über Sicherungen aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, wobei jeder Sicherung eine Meldeeinrichtung über einen Gleichrichter parallelgeschaltet ist, die Meldeeinrichtungen über Optokoppler an eine gemeinsame, mit einem steuerbaren Halbleiterschalter ausgerüstete Steuerelektronik zur Auslösung einer Schalthandlung angeschlossen sind und jede Meldeeinrichtung eine mit einem hochohmigen Strombegrenzungswiderstand in Reihe liegende optische Anzeigeeinrichtung enthält.The invention relates to a circuit arrangement for electronic Fuse monitoring in a power supply system with consumers over Fuses are fed from an alternating current network, each fuse one Signaling device is connected in parallel via a rectifier, the signaling devices via optocoupler to a common one equipped with a controllable semiconductor switch Control electronics for triggering a switching operation are connected and each Signaling device one with a high-ohmic current limiting resistor in series Contains lying optical display device.
Sie kann beispielsweise Anwendung finden bei der Überwachung von Hauptanschlußsicherungen eines Wechselstrom- oder Drehstrommotors oder eines mehrpoligen Netzes.For example, it can be used to monitor main line fuses an AC or three-phase motor or a multi-pole network.
Bei einer bekannten derartigen Schaltungsanordnun~zur elektronischen Sicherungsüberwachung liegen die Sicherungen in parallelen Diodenzweigen, über die ein gemeinsamer Verbraucher gespeist wird (DE-AS 25 33 182). Beispielsweise sind im bekannten Fall für den Betrieb von Wirbelstromgleisbremsen im Eisenbahnwesen, bei denen Ströme in der Größenordnung von einigen Kiloampere fließen können, die Erregerwicklungen jeder Bremse über eine Vielzahl einzeln abgesicherter Dioden zu speisen, von denen jede nur für einen Bruchteil des von der Bremse aufzunehmenden Stromes ausgelegt ist. Zum Schutz der Dioden gegen allzu hohe Ströme werden diese mit Sicherungen in Reihe geschaltet. Löst eine der Sicherungen aus, so lösen wegen des Stromanstieges die nachfolgenden Sicherungen nacheinander ebenfalls aus. Im bekannten Fall wird bereits das Auslösen der ersten Sicherung registriert, indem jeder Diode ein RC-Glied parallel geschaltet ist, über das die zugehörige Meldeeinrichtung während der Sperrichtungsbeanspruchung der Diode bei ausgelöster Sicherung Strom zieht. Wegen der Energieentnahme aus dem Kondensator des RC-Gliedes kommt die bekannte Anordnung ohne gesonderte Spannungsquellen in den Steuerkreisen der Meldeeinrichtung aus. Jedoch liegen voraussetzungsgemäß die Dioden mit ihren RC- Bein den Netzzweigen, so daß eine Anwendung der bekannten Schaltung auf die Stromversorgung beliebiger Verbraucher bzw. direkt an ein Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossener Verbraucher nicht möglich ist.In a known circuit arrangement of this type for electronic Fuse monitoring, the fuses are in parallel diode branches over which a common consumer is fed (DE-AS 25 33 182). For example, are in the known case for the operation of eddy current track brakes in railways, in which currents in the order of magnitude of a few kiloamps can flow, the Excitation windings are applied to each brake via a large number of individually fused diodes feed, each of which only for a fraction of that to be absorbed by the brake Stromes is designed. To protect the diodes against excessively high currents, these connected in series with fuses. If one of the fuses blows, then because of the following fuses one after the other as well. in the known case, the triggering of the first fuse is already registered by Each diode has an RC element connected in parallel, via which the associated signaling device while the diode is in reverse direction when the fuse is blown, current pulls. Because of the energy taken from the capacitor of the RC element, the familiar one comes Arrangement without separate voltage sources in the control circuits of the signaling device the end. However, according to the prerequisite, the diodes with their RC legs are located in the network branches, so that an application of the known circuit to the power supply of any Consumers or consumers directly connected to an alternating or three-phase network not possible.
Eine weiterhin bekannte Schaltungsanordnung zur elektronischen Sicherungsüberwachung ist ebenfalls speziell auf Schaltungen zur Speisung mehrerer parallelgeschalteter, einzeln abgesicherter Verbraucher oder auf Stromrichter mit parallel geschalteten Ventilen ausgerichtet (DE-OS 19 33 942). Dabei liegt ebenfalls in Reihe zu jeder Sicherung eine mit einer RC-Beschaltung versehene Diode in Reihe, und es wird die während der Sperrichtungsbeanspruchung der Diode bei ausgelöster Sicherung an der Sicherungsstrecke auftretende Sperrspannung zur Durchsteuerung eines in der Meldeeinrichtung befindlichen Transistors benutzt. Dies führt im weiteren zr Durchschaltung eines Thyristors, der eine optische Anzeigeeinrichtung mit einer gesonderten Spannungsquelle verbindet.Another known circuit arrangement for electronic fuse monitoring is also specially designed for circuits for supplying several parallel-connected, individually fused loads or on converters with parallel-connected Aligned valves (DE-OS 19 33 942). This is also in line with each one Fuse a diode with an RC circuit in series, and it becomes the during the reverse direction loading of the diode when the fuse on the Fuse line occurring reverse voltage for control one used in the reporting device located transistor. This leads in the further zr through-connection of a thyristor, which has an optical display device with a separate voltage source connects.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der eingangs beschriebenen Schaltungsanordnung, die elektronische Sicherungsüberwachung für einzeln abgesicherte Verbraucher beliebiger Anzahl bzw. von in den Netzleitungen liegenden Sicherungen zu erreichen, ohne daß auf die jeweilige Netzspannung abgestimmte Bauelemente zusätzlich zu den Sicherungen in den Netzleitungen vorhanden sind oder in diese eingeschaltet werden müssen.The object of the invention is based on the initially described Circuit arrangement, the electronic fuse monitoring for individually fused Consumers of any number or of fuses located in the power lines to achieve without additional components matched to the respective mains voltage to the fuses in the power lines or connected to them Need to become.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß jede über eine als Gleichrichter dienende Diode an die Sicherung angeschlossene Meldeeinrichtung aus der Reihenschaltung einer Glimmlampe als optischer Anzeigeeinrichtung mit dem zugehörigen Optokoppler und dem jeweiligen Strombegrenzungswiderstand besteht und daß jeder Optokoppler mit seinen beiden Ausgängen direkt an die Steuerelektronik angeschlossen ist.The solution to this problem is that each has a rectifier Serving diode connected to the fuse signaling device from the series circuit a glow lamp as an optical display device with the associated optocoupler and the respective current limiting resistor and that each optocoupler is connected directly to the control electronics with its two outputs.
Wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung bestehen die Optokoppler vorzugsweise aus einer Leuchtdiode und einem Fototransistor und sorgen für die galvanische Trennung zwischen Netz einerseits und Steuerelektronik andererseits. Im Gegensatz zur bekannten Schaltung liegt vor dem jeweiligen Optokoppler keine Zweiwegschaltung, sondern nur eine Diode. Diese Diode schützt die Leuchtdiode im Optokoppler vor einer zu hohen Sperrspannung bei Beanspruchung durch die negative Halbwelle. Die Glimmlampe übt vorteilhaft drei Funktionen aus: 1. Sie übernimmt einen Teil des Gesamtspannungsabfalles.As in the case of the known circuit arrangement described above the optocoupler preferably consists of a light-emitting diode and a phototransistor and ensure galvanic separation between the network on the one hand and the control electronics on the other hand. In contrast to the known circuit, the respective optocoupler is located in front of the respective optocoupler no two-way circuit, just a diode. This diode protects the light emitting diode in the optocoupler against an excessively high reverse voltage when stressed by the negative Half wave. The glow lamp advantageously has three functions: 1. It takes over part of the total voltage drop.
2.. Sie erhöht die Ansprechgrenze der Meldeeinrichtung auf die Zündspannung der Glimmlampe. Dadurch wird erreicht, daß die Meldeeinrichtung beim beutriebsmäßigen Spannungsabfall der Sicherung nicht ansprechen kann. 2 .. It increases the response limit of the signaling device to the ignition voltage the glow lamp. This will achieved that the reporting device cannot respond in the event of a operational voltage drop in the fuse.
3. Sie dient zur Leuchtanzeige der angesprochenen Sicherung. 3. It serves as an indicator light for the fuse that has been addressed.
Die Steuerelektronik enthält eine Spannungsquelle und parallel zu dieser eine Reihenschaltung aus einem Relais und der Arbeitsstrecke des steuerbaren Halbleiterschalters, wobei der Steuereingang des Halbleiterschalters über einen Anpassungswiderstand an die anderen Ausgänge der Optokoppler angeschlossen ist und zwischen diesen Verbindungspunkt und dem an einen Pol der Spannungsquelle angeschlossenen Hauptanschluß des steuerbaren Halbleiterschalters eine Parallelschaltng aus einem Widerstand und einem Glättungskondensator liegt.The control electronics contain a voltage source and parallel to it this a series connection of a relay and the working section of the controllable Semiconductor switch, the control input of the semiconductor switch via a Adaptation resistor is connected to the other outputs of the optocoupler and between this connection point and the one connected to one pole of the voltage source Main connection of the controllable semiconductor switch a parallel circuit from one Resistor and a smoothing capacitor.
Da die Optokoppler bei durchgeschmolzener bzw. ausgelöster Sicherung jeweils in der positiven Halbwelle der eingangsseitigen Wechselspannung durchgesteuert, also im Pulsbetrieb betrieben werden, ist die durch den Glättungskondensator bewirkte Glättung und Zeitverzögerung für die Signalübertragung vom Ausgang der Optokoppler zum steuerbaren Halbleiterschalter vorteilhaft; denn ansonsten könnten bereits einzelne Störimpulse zur Durchsteuerung des steuerbaren Halbleiterschalters und damit zur Auslösung einer unerwünschten Schalthandlung führen.Since the optocoupler has blown or tripped fuse controlled in each case in the positive half-wave of the AC voltage on the input side, thus operated in pulsed mode, is the effect caused by the smoothing capacitor Smoothing and time delay for the signal transmission from the output of the optocoupler advantageous for controllable semiconductor switch; because otherwise individual Interference pulses to control the controllable semiconductor switch and thus to Triggering an undesired switching action.
Die Basisstrecken der Transistoren in den Optokoppler sind jeweils mit einem Kondensator gegen kapazitive Wechselspannungseinstreuungen entkoppelt.The base lines of the transistors in the optocoupler are each decoupled from capacitive AC voltage interference with a capacitor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt drei zu den Verbrauchern führende Netzleitungen 1, 2 und 3, die auch die zu den Wicklungen eines Drehstrommotors führenden Phasen sein können. In diesen Netzleitungen liegen Sicherungen 4, 5 und 6, z.B. Sicherungsautomaten. An jede der Netzleitungen 1 bis 3 ist eine Diode 7 bis 9 angeschlossen. In Reihe zu jeder Diode 7 bis 9 liegen je eine Glimmlampe 10 bis 12, je ein Optokoppler 13 bis 15 und je ein Strombegrenzungswiderstand 16 bis 18.The drawing shows three power lines leading to the consumers 1, 2 and 3, which also contain the phases leading to the windings of a three-phase motor could be. Fuses 4, 5 and 6, e.g. automatic circuit breakers, are located in these power lines. A diode 7 to 9 is connected to each of the power lines 1 to 3. In row Each diode 7 to 9 has a glow lamp 10 to 12 and an optocoupler 13 up to 15 and one current limiting resistor 16 to 18 each.
Das andere Ende jeder dieser Reihenschaltungen ist wieder an die zugehörige Netzleitung 1 bzw. 2 bzw. 3 angeschlossen.The other end of each of these series connections is back to the associated one Mains line 1 or 2 or 3 connected.
Jeder Optokoppler 13 bis 15 besteht aus eine Leuchtdiode 19 bis 21 und einem Fototransistor 22 bis 24. Ein erster Ausgang jedes Optokopplers 13 bis 15, d.h. der Kollektor jedes Fototransistors 22 bis 24 ist an einen gemeinsamen ersten Verbindungspunkt 28 angeschlossen. Jeder andere Ausgang jedes Optokopplers 13 bis 15, d.h.-der Emitter jedes Fototransistors 22 bis 24 ist an einen gemeisamen zweiten Verbindungspunkt 29 angeschlossen. Die Verbindungspunkte 28 und 29 dienen zum Anschluß der Steuerelektronik 30. Die Basis jedes Fototransistors 22 bis 24 ist über je einen Kondensator 25 bis 27 wechselstromäßig entkoppelt.Each optocoupler 13 to 15 consists of a light emitting diode 19 to 21 and a phototransistor 22 to 24. A first output of each optocoupler 13 to 15, i.e. the collector of each phototransistor 22 to 24 is connected to a common one first connection point 28 connected. Every other output of every optocoupler 13 to 15, i.e. the emitter of each phototransistor 22 to 24 is shared with one second connection point 29 connected. The connection points 28 and 29 are used for connecting the control electronics 30. The base of each phototransistor 22 to 24 is decoupled in terms of alternating current via a capacitor 25 to 27 each.
Die Steuerelektronik 30 enthält eine Spannungsquelle 31 und parallel zu dieser eine Reihenschaltung aus einem Relais 34 mit Freilaufdiode 35 und der Arbeitsstrecke eines steuerbaren Halbleiterschalters 36, vorzugsweise eines Transistors.The control electronics 30 contains a voltage source 31 and in parallel to this a series circuit of a relay 34 with freewheeling diode 35 and the Working path of a controllable semiconductor switch 36, preferably a transistor.
Der Steuereingang 37 des Transistors 36 ist über einen Anpassungswiderstand 38 mit dem zweiten Verbindungspunkt 29 verbunden. Zwischen diesem zweiten Verbindungspunkt 29 und dem an einem Pol 39 der Spannungsquelle 31 angeschlossenen Hauptanschluß des steuerbaren Halbleiterschalters, in diesem Fall dem Emitter des Transistors 36, liegt eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 40 und einem Glättungskondensator 41. Zwischen dem ersten Verbindungspunkt 28 und dem anderen Pol 42 der Spannungsquelle 31 liegt ein weiterer Widerstand 43.The control input 37 of the transistor 36 is via a matching resistor 38 connected to the second connection point 29. Between this second connection point 29 and the main connection connected to a pole 39 of the voltage source 31 of the controllable semiconductor switch, in this case the emitter of the transistor 36, there is a parallel connection of a resistor 40 and a smoothing capacitor 41. Between the first connection point 28 and the other pole 42 of the voltage source 31 there is another resistor 43.
Die Schaltungsanordnung hat folgende Wirkungsweise: Bei Auslösen einer Sicherung 4,5 oder 6 wird während der positiven Halbwelle der Wechselspannung die wie vorbeschrieben im wesentlichen durch die Zündspannung der Glimmlampe 10, 11 oder 12 bestimmte Ansprechspannung der Meldeeinrichtung überschritten, d.h., die durchgeschaltete Leuchtdiode 19, 20 oder 21 steuert den zugehörigen Fototransistor 22, 23 oder 24 auf. Bei durchgeschaltetem Fototransistor 22, 23 oder 24 kann ein Strom vom Pol 42 der Spannungsquelle 31 über den Widerstand 43, den Fototransistor 22, 23 oder 24 und den Widerstand 40 zum Pol 39 fließen. Da der Optokoppler 13, 14 oder 15 nur während der positiven Halbwelle der Wechselspannung durchgeschaltet ist, entsteht ein pulsierendes Ausgangssignal. Dieses Signal ist am Widerstand 43 oder am Widerstand 40 abgreifbar. Es wird durch den Glättungskondensator 41 geglättet. Der Glättungskondensator 41 bewirkt außerdem eine Zeitverzögerung des Signalspannungsanstieges am Steuereingang 37 des Transistors 36, so daß erst nach einer definierten Anzahl von Impulsen eine Durchschaltung des Transistors 36 erfolgt. Durch den Anpassungswiderstand 38 wird die Signalspannungsgröße an die Schaltstufe aus dem Transistor 36 und dem Relais 34 angepaßt. Das Relais 34 kann in Anzugs- oder Abfallbetrieb arbeiten.The circuit arrangement has the following mode of operation: When a Fuse 4, 5 or 6 is the As described above, essentially by the ignition voltage of the glow lamp 10, 11 or 12 certain response voltage of the signaling device exceeded, i.e., the Connected light-emitting diode 19, 20 or 21 controls the associated phototransistor 22, 23 or 24. When the phototransistor 22, 23 or 24 is switched on, a Current from pole 42 of voltage source 31 via resistor 43, the phototransistor 22, 23 or 24 and the resistor 40 to the pole 39 flow. Since the optocoupler 13, 14 or 15 switched through only during the positive half-wave of the alternating voltage there is a pulsating output signal. This signal is at resistor 43 or can be tapped at resistor 40. It is smoothed by the smoothing capacitor 41. The smoothing capacitor 41 also causes a time delay in the signal voltage rise at the control input 37 of the transistor 36, so that only after a defined number of pulses a through-connection of the transistor 36 takes place. Through the adaptation resistance 38 is the signal voltage magnitude to the switching stage from the transistor 36 and the Relay 34 adapted. The relay 34 can operate in pull-in or drop-out mode.
Die Schaltungsanordnung ist auf eine beliebige Anzahl von zu überwachenden Verbrauchern erweiterbar.The circuit arrangement is to be monitored for any number of Expandable to consumers.
Optokoppler ermöglichen Betriebsspannungen bis z.B. 660 V, ohne daß die galvanische Trennung zwischen Leuchtdiode und Fototransistor gestört wird oder ein ungewünschter Durchbruch über die Fotodiode erfolgt.Optocouplers enable operating voltages up to e.g. 660 V without the galvanic separation between the light emitting diode and the phototransistor is disturbed or an undesired breakdown occurs via the photodiode.
Die Strombegrenzungswiderstände 16 bis 18 sind auf die Optokoppler 13 bis 15 abgestimmt. Da Optokoppler einen großen Diodenstrombereich haben, ist die Realisierung großer Betriebsspannungsbereiche möglich. Vorzugsweise sind die Strombegrenzungswiderstände 16 bis 18 als Widerstände ausgeführt,die auch als Sicherungen wirken.The current limiting resistors 16 to 18 are on the optocoupler 13 to 15 voted. Because optocouplers are a big one Diode current range the implementation of large operating voltage ranges is possible. Preferably the current limiting resistors 16 to 18 are designed as resistors, which also act as fuses.
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|---|---|
| DE (1) | DE2851956A1 (en) |
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