DE3023740C2

DE3023740C2 - Einrichtung zum Schutz eines Netztransformators

Info

Publication number: DE3023740C2
Application number: DE19803023740
Authority: DE
Inventors: Rolf 7730 Villingen Sternad
Original assignee: SABA GmbH
Current assignee: SABA GmbH
Priority date: 1980-06-25
Filing date: 1980-06-25
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE3023740A1

Description

Stand der Technik

Bekanntlich machen es die Sicherheitsvorschriften für Netztransformatoren notwendig, diese im Betrieb vor unzulässigen Obertemperaturen zu schützen. Es gibt beispielsweise netzbetriebene elektronische Geräte wie Tonfrequenzverstärker in Klasse-B-Betrieb, deren Netztransformator bei anhaltender Voll- oder Übersteuerung überhitzt werden kann. Ebenfalls besteht bei Anschluß von Lautsprechern zu geringer Impedanz an solche Verstärker die Gefahr der Überhitzung ihres Netztransformators. Dabei braucht die Aussteuerung des Verstärkers nicht besonders groß sein.

Zur Erfüllung dieser Vorschriften hat man in der Vergangenheit spezielle Thermosicherungen in Netztransformatoren eingesetzt, die zur Erzielung eines guten Wärmekontaktes mit den Wicklungen des Netztransformators direkt in diesen mit eingewickelt wurden. Sobald eine unzulässige Übertemperatur auftritt, also der Störf'all, schmilzt die Sicherung, und das Gerät ist nicht mehr betriebsfähig, da der Stromfluß in dem die Sicherung enthaltenden Stromkreis unterbrochen war. Erst nach Ersatz der Sicherung war das Gerät wieder betriebsbereit.

Eine andere Lösung bieten sogenannte Temperaturwächter, die sich im Wicklungspaket mit eingewickelt zwischen Wicklungslagen befinden. Diese Temperaturwächter sind Bimetallschalter, die hei Erwärmung über eine vorbestimmte Temperatur unterbrechen und bei nachfolgender Abkühlung erneut schließen, so daß das Gerät betriebsfähig bleibt

Diese und weitere Varianten eines Temperaturschutzes für KJeintransformatoren sind z. B. im DE-GM

ίο 18 80 0Ü1 beschrieben.

Der Nachteil dieser Temperaturwächter ist es, um so teurer zu sein, je genauer der Abschaltpunkt unterhalb einer unzulässigen Übertemperatur definiert werden soll. Ein weiterer Nachteil ist in der großen Wiedereinschalthysterese zu sehen, denn es kann sehr lange dauern, bis der Schalter durch entsprechende Abkühlung wieder schließt. Außerdem ist der Raumbedarf im vorhandenen knappen Wickelraum des Netztransformators nachteilig. Das trifft insbesondere bei Kleintransformatoren zu. Schließlich ist es ein weiterer Nachteü, daß diese Temperaturwächter ständig erheblichen Wärmezyklen ausgesetzt sind. Das kann zum Verschleiß führen. Dann ist die Sicherheit nicht über lange Zeit gewährleistet. Schließlich ist es nachteilig,

daß bei rationeller Serienfertigung die Abschalttemperatur in einer Stückprüfung nicht kontrolliert werden kann, da eine solche Prüfung einen erheblichen Zeit- und damit Kostenaufwand darstellt.

Aufgabe

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, die oben angegebenen Nachteile zu überwinden, indem eine neuartige Lösung gefunden werden sollte, die geringe Kosten verursacht, ohne Schwierigkeiten im vorhandenen Wickelraum den Sensor unterzubringen gestattet, eine exakte Bestimmung der Abschalttemperatur wie auch eine geringe Hysterese erlaubt und ohne Verschleiß oder Alterung auf lange Zeit zuverlässig arbeitet.

Lösung

Für die eingangs genannte Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Unteransprüchen sowie der noch folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Vorteile

so Die erfindungsgemäße Lösung sieht als Sensor eine bifilare Zusatzwicklung beispielsweise zwischen der Primär- und Sekundärwicklung vor, die sehr wenig Wickelraum beansprucht und deshalb keine Extra-Ausführung des Spulenkörpers notwendig macht. Diese Wicklung läßt sich hinsichtlich ihres Widerstandes leicht genau berechnen, ebenso die übrigen Brückenwiderstände, so daß die Abschalttemperatur genau bestimmt werden kann. Die Toleranzen der Betriebspannung haben auf die Funktionsweise der Brückenschaltung wie auch des von dieser angesteuerten Komparators keine Wirkung. Nur die Zusatzwicklung ist dem Temperaturgang des Netztransformators unterworfen. Das bedeutet aber keinen Verschleiß des Sensors. Die Schalthysterese ist mit nur etwa I⁰C sehr klein. Damit beträgt die Erholzeit, d. h. die Zeitdauer bis zum Wiedereinschalten, nur wenige Sekunden. Die Kosten für die Herstellung der Einrichtung sind gering, insbesondere dann, wenn man davon ausgeht, daß der Komparator und die

nachfolgende Relaisschaltung wegen ihrer Verwendung für andere Zwecke, wie Stummschaltung und Einschaltverzögerung der die Hauptlast eines Verstärkers darstellenden Lautsprecher, die bei hochwertigen NF-Leistungsverstärkern obligatorisch sind, ohnehin vorhanden sind. Für diesen Fall ist der Mehraufwand zum Schutz des Netztransformators auf die aus dünnem Kupferrunddraht bestehende Zusatzwicklung beschränkt

Zeichnung

Die einzige Figur zeigt die Schaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung in Form eines Ausführungsbeispiels.

Beschreibung

Eine Gleichstrombrückenschaltung besteht, wie die Zeichnung zeigt, aus zwei Zweigen mit den Widerständen 1 und 2 sowie 3 und 4, wobei der Widerstand 2 der Wirkwiderstand der bifilaren Zusatzwicklung 5 mit den Teilwicklungen 6 und 7 ist. Der Fußpunkt der Gleichstrombrückenschaltung ist mit einem Widerstand 8 gegen Masse hochgelegt. Zwischen den Widerständen 1 und 3 ist der Anschluß an die Plusspannung Ub vorgesehen. In der Brückendiagonale ist ein Komparator 9, der auch als nicht gegengekoppelter Operationsverstärker in Form einer integrierten Schaltung IS aufgefaßt oder ausgebildet sein kann, angeschlossen. Sein Minus-Eingang oder invertierender Eingang 10 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 1 und 2 verbunden, sein Plus-Eingang oder nicht invertierender Eingang 11 liegt am Verbindungspunkt der Widerstände 3 und 4. Zur Speisung des Komparators 9 sind Anschlüsse 12 an der Plusspannung Ub und 13 an Masse vorgesehen. Der Ausgang 14 des Komparators 9 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 15 verbunden, dessen Emitter über die Spule 23 eines Relais 16 an Masse und dessen Kollektor an der Plusspannung Ub Hegt. Die Spule 23 betätigt die beiden Schließkontakte 17 und 18, welche mit den Anschlußpunkten 19, 20, 21 und 22 verbunden sind. Indem an den Anschlußpunkten 21 resp. 22 jeweils beispielsweise ein Ausgang einer Endstufe eines Stereoverstärkers angeschlossen ist und die Anschlußpunkte 19 resp. 20 jeweils mit einem Lautsprecher verbunden sind, kann das Relais 16 die Hauptlast des Verstärkers an- oder abschalten.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:
Um mit nur einer Betriebsspannung Ub auszukommen, wurde die Widerstandsbrücke über den Widerstand 8 hochgelegt. Da der Widerstand 2 erheblich kleiner als der Widerstand 1 bzw. Widerstand 8 und Widerstand 1 praktisch gleich gewählt sind, liegen die Eingänge 10 und 11 des Komparators 9 etwa auf der halben Betriebsgleichspannung und damit im sicheren Arbeitsbereich des OperationsverstärKers, d. h. die ίο Spannung an dem Eingang 11 ist deutlich positiv gegenüber dem Potential am Eingang 10.

Wenn man für den Widerstand 2 den berechneten Warmwiderstand der Teilwicklungen 6 und 7 einsetzt, dann ergibt sich bei frei wählbarem Widerstand 4 der Widerstand 3 zu

_ R₁-R,

Solange der Widerstand 2 im Betrieb unter dem Wert des Warmwiderstandes bleibt, herrscht am Plus-Eingang 11 des Operationsverstärkers 9 eine Spannung die positiv gegenüber der Spannung an dem Minus-Eingang 10 ist Damit liegt am Ausgang 14 des Operationsverstärkers 9 fast die volle Betriebsspannung und eine über den Impedanzwandler, Transistor 15, angeschlossene Spule 23 des Relais 16 schließt den Stromkreis der Hauptlast. Sobald der Widerstand 2 seinen Warmwert durch unzulässige Übertemperatur des Netztransformators überschreiten will, wechselt das Potential zwischen den Eingängen 10 und 11 des Operationsverstärkers, und der Ausgang 14 erhält momentan Nullpotential. Man kann auch sagen, der Komparator 9 kippt. Dadurch fällt das Relais 16 ab, denn die Spule 16 ist stromlos, weil der Transistor 15 sperrt. Somit ist die Hauptlast des Netztransformators, beispielsweise eines Verstärkers, nämlich der oder die Lautsprecher abgeschaltet

Während der linke Brückenzweig, bestehend aus den Widerständen 1 und 2 im normalen Betrieb einen Gleichstrom von etwa 20 mA zieht, um an der Zusatzwicklung 5 eine Spannung von ecwa 1 V zu erzeugen, kann der Strom in dem rechten Brückenzweig, bestehend aus den Widerständen 3 und 4, wesentlich kleiner sein, da die handelsüblichen Operationsverstärker nur sehr kleine Eingangsströme haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz des Netztransformators eines elektronischen Gerätes gegen eine unzulässige Übertemperatur unter Verwendung eines Sensors zwischen Wicklungen des Netztransformators, d a durch gekennzeichnet, daß dieser Sensor aus einer bifilaren Zusatzwicklung (5) oder zwei entsprechend geschalteten Zusatzwicklungen im Netztransformator besteht, deren Wicklungsenden im Betrieb frei von Wechselspannungen bleiben, daß der Wirkwiderstand der Zusatzwicklung bzw. Zusatzwicklungen als Teilwiderstand einer Gleichstrombrückenschaltung (1 —5) angeschlossen ist, daß die beiden Eingänge (10, 11) eines Komparators (9) mit je einem Diagonalpunkt der Gleichstrombrükkenschaltung verbunden sind und daß am Ausgang (14) des Komparators (9) die Steuerelektrode eines Halbleiterschaltgliedes liegt, in dessen Stromkreis eine Relaisspule (23) in Reihe angeschlossen ist, an deren Schaltkontakten (17, 18) die Hauptlast des Gerätes liegt

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (9) aus einem Operationsverstärker besteht.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (5) bzw. die Zusatzwicklungen zwischen Primär- und Sekundärwicklungen des Netztransformators angeordnet sind.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterschaltglied ein Transistor (15) verwendet ist.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterschaltglied ein Thyristor verwendet ist.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (5) bzw. die Zusatzwicklungen zwischen Sekundärwicklungen des Netztransformators angeordnet sind.