DE3032328C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Überstromschutzschaltung dieser Art (DE-OS 26 32 380) weist die Impulserzeugerschaltung einen Überstromvergleicher mit einem Diffe­ renzverstärker auf, der bei Überstrom ein Fehlersignal abgibt. Dem Differenz­ verstärker ist ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet, der durch das Feh­ lersignal zur Abgabe eines Stoppsignals von vorbestimmter, relativ langer Dauer veranlaßt wird. Dieses Stoppsignal geht an die elektronische Schaltstufe, und es bewirkt das augenblickliche Abschalten des Treibersignals des Schaltreglers so­ wie damit ein Abschalten der dem Umformer zugeführten Speisegleichspannung. Das während der Stoppsignaldauer mehrmals auftretende und wieder verschwin­ dende Fehlersignal macht ferner den steuerbaren Kurzschlußweg am Umformer­ eingang stromführend, um den Glättungskondensator zu entladen.

Des weiteren ist eine Wechselrichter-Schutzeinrichtung bekannt (DE-AS 14 88 859), bei welcher im Überstromfall der zugeordnete Glättungskondensator über einen von dem Wechselrichter getrennten, elektronische Schalter aufweisenden zusätz­ lichen Kurzschlußkreis entladen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überstromschutzschaltung zu schaffen, die einen besonders einfachen und dementsprechend betriebssicheren Aufbau hat.

Ausgehend von einer Überstromschutzschaltung gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Überstromschutzschaltung nach der Erfindung kommt mit einer besonders einfach aufgebauten Impulserzeugerschaltung aus, da sie im Überstromfall nur einen einzigen Triggerimpuls zu erzeugen braucht, der die beiden Schaltstufen in den stromführenden Zustand umschaltet, worauf sich die Schaltstufen auf­ grund der Funktionsweise der siliziumgesteuerten Gleichrichter selbst im umge­ schalteten Zustand halten. Der gegebenenfalls programmierbare Unÿunction- Transistor sorgt für ein besonders rasches Ansprechen der Schutzschaltung.

Die Merkmale des Unteranspruchs 2 gewährleisten bei einfachem Schaltungsauf­ bau eine besonders sichere Überstrom-Erkennung. Durch das Merkmal des Un­ teranspruchs 4 wird das Ansprechen der Schutzschaltung auf Überstrom weiter beschleunigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Überstromschutzschaltung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 den Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltungs­ anordnung nach Fig. 1.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist eine Eingangs­ leistungsschaltung I mit einer Wechselspannungsquelle 10, einem Leistungstransformator T 1, einer Vollweggleichrich­ terschaltung 11 und einem Glättungskondensator C 1 vorge­ sehen, die einen Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umfor­ mer II über einen Schaltregler 2 und einen Glättungskon­ densator C 2 mit Energie versorgt. Der Umformer II weist zwei Schaltelemente Q 1 und Q 2, Strombegrenzungstransformato­ ren T 2 und T 3 sowie Dioden D 1, D 2 und D 3 auf. Durch einen Gegentaktbetrieb der Schaltelemente Q 1 und Q 2 stellt er den für eine Last 20 benötigten Wechselstrom bereit. Ein derartiger Umformer ist allgemein bekannt 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 V 6 an einem Kondensator C 6 über die mittels eines veränderbaren Wi­ derstandes VR 1 vorgegebene Torspannung VS des N-Torthy­ ristors SCR-N an. Der N-Torthyristor SCR-N wird stromfüh­ rend, so daß die Impulserzeugerschaltung III über einen Impulsübertrager T 5 einen Triggerimpuls abgibt, der sili­ ziumgesteuerte Gleichrichter, insbesondere Thyristoren SCR-P 1 und SCR-P 2 von elektronischen Schaltstufen IV und V stromführend macht. Die Impulserzeugerschaltung III weist einen Beschleunigungskondensator C 5 auf, der die Aufladung des zwischen die Anode und die Kathode des N-Torthyristors SCR-N geschalteten Kondensators C 6 be­ schleunigt. Eine Zenerdiode ZD hält die an dem N-Torthy­ ristor SCR-N anliegende Spannung auf einem festen Wert.

Die Schaltstufe IV ist mit einem normalen Thyristor SCR- P 2 ausgestattet. Sie wird mittels des von der Impulser­ zeugerschaltung III gegebenen Triggerimpulses stromfüh­ rend gemacht und verhindert, daß über die Schaltelemen­ te Q 1 und Q 2 ein Überstrom fließt. Für diesen Zweck be­ wirkt die Schaltstufe IV, daß der über den Regler 2 an­ gelieferte Eingangsstrom des Umformers II über die Diode D 3 des Umformers II und die Schaltstufe IV abgeleitet wird. Wenn der Eingangsstrom des Umformers II den vorge­ gebenen Höchstwert überschreitet, wird durch den von der Impulserzeugerschaltung III angelieferten Triggerimpuls auch der Thyristor SCR-P 1 der Schaltstufe V stromführend gemacht. Dadurch wird der Umformer II von der Eingangs­ stromzufuhr abgetrennt.

Solange der Eingangsstrom des Umformers II unterhalb des vorgegebenen Höchstwertes liegt, geht die von der Ein­ gangsleistungsschaltung I angelieferte Energie auf Grund des Gegentaktbetriebs der Schaltelemente Q 1 und Q 2 in Form eines Wechselstroms an die Last 20. Der dabei über die Schaltelemente Q 1 und Q 2 fließende Strom wird mittels eines Nebenschlußwiderstandes R 1 erfaßt.

Sobald der Eingangsstrom des Umformers II den vorgegebe­ nen Höchstwert überschreitet, das heißt der über die Schaltelemente Q 1 und Q 2 fließende Strom zum Zeitpunkt t ₁ (Fig. 2) plötzlich übermäßig groß wird, übertrifft die an dem N-Torthyristor SCR-N anliegende Spannung V 6 (Fig. 2, 3) die am N-Tor eingestellte Spannung VR 1 (Fig. 2, 1). Der N-Torthyristor SCR-N wird stromführend und gibt über den Impulsübertrager T 5 einen Triggerimpuls (Fig. 2, 4) ab. Mittels des Triggerimpulses werden die Thyristoren SCR-P 2 und SCR-P 1 der Schaltstufen IV bzw. V stromfüh­ rend gemacht. An den Thyristoren tritt ein Anodenstrom gemäß Fig. 2, 5 auf. Dadurch, daß der Thyristor SCR-P 2 stromführend wird, wird ein zu dem Glättungskondensator C 2 paralleler Kurzschlußweg gebildet, der in Fig. 1 von a über D 3, c, SCR-P 2, d und e nach f führt. Die Einspei­ sung von Eingangsstrom in die Schaltelemente Q 1 und Q 2 wird unterbrochen. Weil der Thyristor SCR-P 1 leitend ge­ macht wird, wird das Treibersignal des Schaltreglers 2 abgeschaltet. Der Umformer II wird auf diese Weise von dem Eingangsstrom abgetrennt; die Schaltelemente Q 1 und Q 2 des Umformers II werden gegen einen Überstrom wir­ kungsvoll geschützt.

Während bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel die Im­ pulserzeugerschaltung mit einem programmierbaren Uni­ junction-Transistor (PUT) oder einem N-Torthyristor ver­ sehen ist, kann grundsätzlich für diesen Zweck auch ein einfacher Unÿunction-Transistor (UJT) verwendet werden.

Die erläuterte Überstromschutzschaltung sorgt für einen wirkungsvollen Schutz der Schaltelemente des Umformers gegen Beschädigungen durch einen Überstrom auf Grund ei­ nes plötzlichen Anstiegs des Laststroms des Umformers.

Claims (4)

1. Überstromschutzschaltung für einen Gleichspannungs-Wechselspan­ nungs-Umformer, der über einen Schaltregler mit nachgeschalte­ tem Glättungskondensator mit Gleichspannung gespeist ist, mit einer Impulserzeugerschaltung, die bei Überschreiten eines vor­ gegebenen Höchstwertes des Eingangsstromes des Umformers eine elektronische Schaltstufe zum augenblicklichen Abschalten des Treibersignals des Schaltreglers wirksam und einen steuerbaren Kurzschlußweg zum Kurzschließen des Eingangs des Umformers strom­ führend macht, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeuger­ schaltung (III) einen programmierbaren Unÿunction-Transistor (PUT oder N-Torthyristor) oder einen Unÿunction-Transistor (UJT) aufweist und zur Abgabe nur eines einzigen Triggerimpulses (Fig. 2, 4) bei Überschreiten des vorgegebenen Umformerhöchst­ stromes ausgelegt ist, und daß an den Ausgang der Impulserzeuger­ schaltung (III) zwei jeweils einen siliziumgesteuerten Gleich­ richter (SCR-P 1, SCR-P 2) aufweisenden Schaltstufen (IV, V) ange­ schlossen sind, welche die Schaltstufe zum Abschalten des Schalt­ regler-Treibersignals bzw. den steuerbaren Kurzschlußweg bilden und welche mittels des einzigen Triggerimpulses in den stromfüh­ renden Zustand umgeschaltet werden.

2. Überstromschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebenenfalls programmierbare Unÿunction-Transistor (ÜUT oder UJT) mit einer vorgegebenen Torspannung (VS) beauf­ schlagt ist und mit seiner Anoden-Kathoden-Strecke parallel zu einem Kondensator (C 6) geschaltet ist, der auf eine von dem Ein­ gangsstrom des Umformers (II) abhängige Spannung aufgeladen wird.

3. Überstromschutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung des Kondensators (C 6) in Abhängigkeit von dem Stromfluß über einen Strommeßwiderstand (R 1) erfolgt, der den über Schaltelemente (Q 1, Q 2) des Umformers (II) fließenden Strom erfaßt.

4. Überstromschutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugerschaltung (III) einen Beschleunigungskon­ densator (C 5) zum Beschleunigen der Aufladung des Kondensators (C 6) aufweist.