DE3032328A1 - Ueberstromschutzschaltung - Google Patents
UeberstromschutzschaltungInfo
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- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
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Description
PAF 1011
Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho
680 Higashihama Minami-machi, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Japan
Überstromschutzschaltung
Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzschaltung zum
Schützen der Schaltelemente eines Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformers
gegen Beschädigung auf Grund eines Überstromes durch augenblickliches Unterbrechen des
Umformereingangsstroms und eines Treibersignals eines Schaltreglers, wenn der Eingangsstrom des mit dem Schaltregler
ausgestatteten Umformers einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet.
Bekannte Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformer und
als Treiber für solche Umformer vorgesehene Schaltregler sind im allgemeinen aus Halbleiterschaltelementen aufgebaut.
Weil der elektrische Widerstand, den die Schaltelemente im stromführenden Zustand haben, nicht gleich
Null ist, ist es erwünscht, mit einer hohen, an die Schaltelemente angelegten Spannung zu arbeiten, um für
einen großen Wirkungsgrad des Umformers zu sorgen. Hochspannungsschaltelemente sind jedoch in der Regel kostspielig.
Im Hinblick auf eine befriedigende Verläßlich-
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keit solcher Schaltungsanordnungen müssen Mittel vorgesehen werden, die einer Beschädigung der Schaltelemente
vorbeugen. Für diesen Zweck wurden rasch ansprechende Schmelzsicherungen und rasch ansprechende Leistungsschalter
benutzt. Die Ansprechgeschwindigkeit solcher Schmelzsicherungen und Leistungsschalter beim Auftreten eines
Überstromes ist jedoch unbefriedigend niedrig. Weil die Kapazität des mit dem Schaltregler verbundenen Kondensators
zur Stromzufuhr zum Umformer groß ist, wurden die Schaltelemente des Umformers stromführend gemacht und
beschädigt, bevor der Schaltregler abgeschaltet wurde. Weil ferner der Überstrom die Schaltelemente durchfloß,
bevor die Schmelzsicherung und der Leistungsschalter ansprachen, litten die Schaltelemente Schaden. Infolgedessen
kam es relativ häufig vor, daß die Schaltelemente ihre erwünschte Funktion nicht oder nicht mehr befriedigend
ausführen konnten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erläuterten Nachteile von konventionellen Sicherungen und Leistungsschaltern
auszuräumen und eine Umformer schutzschaltung zu schaffen, die gegenüber einem Überstrom eine
ausgezeichnete Ansprechcharakteristik hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Impulserzeugerschaltung
zum Erzeugen eines Triggerimpulses, wenn der Eingangsstrom des Umformers einen vorgegebenen
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Höchstwert überschreitet und zwei mit der Impulserzeugerschaltung verbundene Schaltstufen, mittels deren der Eingangsstrom
des Umformers und ein Treibersignal' des Schaltreglers auf Grund eines Triggerimpulses der Impulserzeugerschaltung
augenblicklich abschaltbar sind.
Wenn also der Eingangsstrom des Umformers einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, gibt die Impulserzeugerschaltung
einen Triggerimpuls an die beiden Schaltstufen. Die Schaltstufen werden stromführend gemacht. Die eine
Schaltstufe schließt den Eingang des Umformers kurz und schützt auf diese Weise dessen Schaltelemente vor einem
Überstrom. Mittels der anderen Schaltstufe wird das Treibersignal des Schaltreglers unterbrochen. Auf diese
Weise wird die Stromzufuhr zu dem Umformer sofort abgeschaltet .
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden
Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Überstromschutz-
schaltung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 2 den Signalverlauf an verschiedenen Stel
len der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist eine Eingangsleistungsschaltung
I mit einer Wechselspannungsquelle 10, einem Leistungstransformator Tl, einer Vollweggleichrichterschaltung
11 und einem GLättungskondensator Cl vorgesehen,
die einen Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformer
II über einen Schaltregler 2 und einen Glättungskondensator C2 mit Energie versorgt. Der Umformer II weist
zwei Schaltelemente Ql und Q2, Strombegrenzungstransformatoren
T2 und T3 sowie Dioden Dl, D2 und D3 auf. Durch einen Gegentaktbetrieb der Schaltelemente Ql und Q2 stellt er
den für eine Last 20 benötigten Wechselstrom bereit. Ein derartiger Umformer ist in der JA-OS 24969/79 erläutert
und braucht vorliegend nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Eine Impulserzeugerschaltung III weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen N-Torthyristor SCR-N auf. Er
liegt parallel zu dem Umformer II. Wenn über den Umformer II ein Strom zu fließen sucht, der einen vorgegebenen
Höchstwert überschreitet, steigt die Spannung V6 an einem Kondensator C6 über die mittels eines veränderbaren Widerstandes
VRl vorgegebene Torspannung VS des N-Torthyristors SCR-N an. Der N-Torthyristor SCR-N wird stromführend,
so daß die Impulserzeugerschaltung III über einen Impulsübertrager 15 einen Triggerimpuls abgibt, der siliziumgesteuerte
Gleichrichter, insbesondere Thyristoren SCR-Pl und SCR-P2 von elektronischen Schaltstufen IV und
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V stromführend macht. Die Impulserzeugerschaltung III weist einen Beschleunigungskondensator C5 auf, der die
Aufladung des zwischen die Anode und die Kathode des N-Torthyristors SCR-N geschalteten Kondensators C6 beschleunigt.
Eine Zenerdiode ZD hält die an dem N-Torthyristor SCR-N anliegende Spannung auf einem festen Wert.
Die Schaltstufe IV ist mit einem normalen Thyristor SCR-P2 ausgestattet. Sie wird mittels des von der Impulserzeugerschaltung
III gegebenen Triggerimpulses stromführend gemacht und verhindert, daß über die Schaltelemente
Ql und Q2 ein Überstrom fließt. Für diesen Zweck bewirkt die Schaltstufe IV, daß der über den Regler 2 angelieferte
Eingangsstrom des Umformers II über die Diode D3 des Umformers II und die Schaltstufe IV abgeleitet
wird. Wenn der Eingangsstrom des Umformers II den vorgegebenen Höchstwert überschreitet, wird durch den von der
Impulserzeuger schaltung III angelieferten Triggerimpuls
auch der Thyristor SCR-Pl der Schaltstufe V stromführend
gemacht. Dadurch wird der Umformer II von der Eingangsstromzufuhr abgetrennt.
Solange der Eingangsstrom des Umformers II unterhalb des vorgegebenen Höchstwertes liegt, geht die von der Eingangsleistungsschaltung
I angelieferte Energie auf Grund des Gegentaktbetriebs der Schaltelemente Ql und Q2 in
Form eines Wechselstroms an die Last 20, Der dabei über
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die Schaltelemente Ql und Q2 fließende Strom wird mittels eines Nebenschlußwiderstandes Rl erfaßt.
Sobald der Eingangsstrom des Umformers II den vorgegebenen Höchstwert überschreitet, das heißt der über die
Schaltelemente Ql und Q2 fließende Strom zum Zeitpunkt t ·, (Fig. 2) plötzlich übermäßig groß wird, übertrifft die
an dem N-Torthyristor SCR-N anliegende Spannung V<5 (Fig.
2,3) die am N-Tor eingestellte Spannung VRl (Fig. 2, 1).
Der N-Torthyristor SCR-N wird stromführend und gibt über den Impulsübertrager T5 einen Triggerimpuls (Fig. 2,4)
ab. Mittels des Triggerimpulses werden die Thyristoren SCR-P2 und SCR-Pl der Schaltstufen IV bzw. V stromführend
gemacht. An den Thyristoren tritt ein Anodenstrom gemäß Fig. 2,5 auf. Dadurch, daß der Thyristor SCR-P2
stromführend wird, wird ein zu dem Glättungskondensator C2 paralleler Kurzschlußweg gebildet, der in Fig. 1 von
α über D3, c, SCR-P2, d und e nach f führt. Die Einspeisung von Eingangsstrom in die Schaltelemente Ql und Q2
wird unterbrochen. Weil der Thyristor SCR-Pl leitend gemacht wird, wird das Treibersignal des Schaltreglers 2
abgeschaltet. Der Umformer II wird auf diese Weise von dem Eingangsstrom abgetrennt; die Schaltelemente Ql und
Q2 des Umformers II werden gegen einen Überstrom wirkungsvoll geschützt.
Während bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel die Im-
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pulserzeugerschaltung mit einem programmierbaren Unijunction-Transistor
(PUT) oder einem N-Torthyristor versehen ist, kann grundsätzlich für diesen Zweck auch ein
einfacher Unijunction-Transistor (UJT) verwendet werden.
Die erläuterte Uberstromschutzschaltung sorgt für einen
wirkungsvollen Schutz der Schaltelemente des Umformers gegen Beschädigungen durch einen Überstrom auf Grund eines
plötzlichen Anstiegs des Laststroms des Umformers.
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Claims (3)
- PATENTANWALT DlPL-ING. GERHARD SCHWANELFENSTRASSE 32 ■ D-8000 MÜNCHEN 83•-3Q32328PAF 1011Ansprüche[ 1. lüberstromschutzschaltung für einen mit einem Schaltregler ausgestatteten Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformer, gekennzeichnet durch eine Impulserzeugerschaltung (III) zum Erzeugen eines Triggerimpulses, wenn der Eingangsstrom des Umformers (II) einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, und zwei mit der Impulserzeugerschaltung verbundene elektronische Schaltstufen (IV, V), mittels deren der Eingangsstrom des Umformers (II) und ein Treibersignal des Schaltreglers (2) auf Grund eines Triggerimpulses der Impulserzeugerschaltung augenblicklich abschaltbar sind.
- 2. Überstromschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Schaltstufen (IV,V) einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (SCR-Pl, SCR-P2) aufweist, der mittels eines Triggerimpulses der Impulserzeugerschaltung (III) in den stromführenden Zustand umschaltbar ist.130013/1279FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN
- 3. Überstromschutzschaltung nach Anspruch 1 oder I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugerschaltung (III) einen programmierbaren Unijunction-Transistor (PUT oder N-Torthyristor) oder einen Unijunction-Transistor (UJT) aufweist und zur Abgabe nur eines einzigen Triggerimpulses bei Überschreiten des vorgegebenen Umformerhöchststromes ausgelegt ist.130013/1279
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