DE3502195A1

DE3502195A1 - Begrenzungsschaltung fuer wechselstrom

Info

Publication number: DE3502195A1
Application number: DE19853502195
Authority: DE
Inventors: Manfred 7530 Pforzheim Sorg
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1986-07-24

Description

M.Sorg 4

Begrenzungsschaltung für Wechselstrom

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE-OS 28 27 ist eine derartige Schaltungsanordnung bekannt. Sie begrenzt den in einem Wechselstromkreis fließenden Strom durch Abschneiden der positiven und negativen Stromspitzen. Zur Strombegrenzung im Kurzschlußfall ist diese Schaltungsanordnung nicht geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schaltung anzugeben, die als automatische Sicherung in einem Wechselstromkreis ver- y.

f wendet werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angebenen Mittel. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der im Kurzschlußfall fließende Wechselstrom auf einen kleinen Wert einstellbar ist. Nach Beseitigen des Kurzschlusses steht sofort wieder der Nennstrom zur Verfügung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig.1 eine erste Begrenzungsschaltung mit der zugehörigen

Spannungs-Strom-Kennlinie
Fig.2 eine zweite Begrenzungsschaltung mit der zugehörigen

Spannungs-Strom-Kennlinie.

ZT/P1-Jt/Chr ~⁴~ f

Stuttgart, 14. Januar 1985 |

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Beide BegrenzungsschaLtungen bestehen aus einem Brückengleichrichter GR1, einem veränderlichen Widerstand RV, einer Spannungsquelle SP mit Stabilisierung sowie einer Steuerschaltung. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich durch die jeweilige Steuerschaltung S1 bzw. S2. Der Brückengleichrichter GR1 besteht aus vier in üblicher Weise geschalteten Dioden.

Im abzusichernden Wechselstromkreis sind eine Wechselspannungsquelle W, ein Lastwiderstand RL und die Wechsel-Spannungsanschlüsse des Brückengleichrichters GR1 in Reihe geschaltet.

Zwischen die Gleichstromanschlüsse des Brückengleichrichters GR1 ist der veränderliche Widerstand RV geschaltet, der aus einer Parallelschaltung eines Spannungsteilers ■] 5 bestehend aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen R1, R3 und der mit einem Widerstand R4 in Reihe geschalteten Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors T besteht. Dabei ist der Emitter des npn-Transistors T1 mit dem negativen Pol des Brückengleichrichters GR1 verbunden.

Die Spannungsquelle SP besteht aus einer Wechse Ispannungsquelle, einem Einweggleichrichter GR2, zwei G lättungskondensatoren C1, C2 und einer Drossel L in üblicher Anordnung. Zwischen die Ausgangsklemmen ist zur Spannungsstabilisierung eine Zenerdiode GR in Reihe mit einem Widerstand R geschaltet. Der negative Pol der Spannungsquelle SP ist mit dem negativen Pol des Brückengleichrichters GR1 und dem Widerstand R verbunden, der positive Pol der Spannungsquelle SP ist mit der Kathode der Zenerdiode GR und mit einem Kondensator C3 verbunden. Der andere Anschluß des Kondensators C3 ist mit dem positiven Pol des Brücken-

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gLei ehrichters GR1 verbunden.

Bei der BegrenzungsschaLtung nach Fig.1a enthäLt die SteuerschaLtung S1 einen pnp-Transistör TI, dessen KoLlektor über einen Widerstand R2 mit der Basis des npn-Transistors T verbunden ist. Die Basis des pnp-Transistors T1 ist an die VerbindungsLeitung der Widerstände R1 und R3, der Emitter an die Anode der Zenerdiode GR angeschLossen. Der Widerstand R4 hat nur eine Schutzfunktion.

Im foLgenden wird die Wirkungsweise der BegrenzungsschaL-tung beschrieben. Zunächst wird angenommen, daß im WechseL-stromkreis nur ein kLeiner Strom fLießt. Durch eine HiLfsspannung, die die SpannungsqueL Le SP Liefert, wird der npn-Transistör T über die Widerstände R1 und R2, die Zenerdiode GR und den pnp-Transistör T1 durchgeschaLtet. Mit zunehmendem WechseLstrom nimmt auch der Strom durch den veränderLichen Widerstand RV und damit durch den npn-Transistör T zu.

Damit ist wegen der Stromverstärkung auch eine Zunahme des Basisstroms des npn-Transistors T verbunden. Andererseits wird der Basisstrom durch den pnp-Transistör T1 begrenzt, der seine durch den SpannungsteiLer R1, R3 geLieferte Basisspannung mit der Spannung an der Zenerdiode GR vergleicht. Mit zunehmendem Strom im WechseLstromkreis wird die Basisspannung positiver, der pnp-Transistör T1 wird gesperrt, dadurch vermindert sich der Basisstrom des npn-Transistörs T, und dieser wird hochohmig.

Somit wird erreicht, daß bei kLeiner werdendem Lastwiderstand RL bei praktisch konstanter WechseLspannung U am Lastwiderstand RL im WechseLstromkreis ein WechseLstrom

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fließt, der bis zu einem Maximalwert I zunimmt. Wird der Lastwiderstand noch kleiner, vergrößert sich der veränderliche Widerstand RV so stark, daß der Wechselstrom und die am Lastwiderstand abfallende Wechselspannung abnimmt. Ist der Lastwiderstand RL kurzgeschlossen, fließt im Wechselstromkreis ein, gegenüber dem Maximalstrom \_v sehr kleiner Reststrom I dessen Größe durch den Widerstand des Spannungsteilers R1, R3 bestimmt und einstellbar ist. Dieser Verlauf der Wechselspannung U in Abhängigkeit vom Wechselstrom I ist in Fig.1b dargestellt.

Die Begrenzungsschaltung nach Fig.2a enthält die Steuerschaltung S2, die sich aus der Steuerschaltung S1 durch Hinzufügen von fünf Widerständen R5 bis R9, einer Diode D und eines Operationsverstärkers OP ergibt. Der Widerstand R9 ist zwischen die Verbindungsleitung der Widerstände R1 und R3 und die Basis des pnp-Transistors T1 geschaltet. Die Widerstände R5 und R6 sind hintereinander und zwischen dem Kollektor des npn-Transistors T und den Pluspol der Spannungsquelle SF geschaltet.

Die Widerstände R7 und R8 sind hintereinander und parallel zum Kondensator C3 geschaltet. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP ist mit der VerbindungsLeitung der Widerstände R5 und R6, der nichtinvertier ende ist mit der der Widerstände R7 und R8 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist mit der Anode der Diode D und die Kathode der Diode D mit der Basis des pnp-Transistors T1 verbunden. Die Spannungsversorgung des Operationsverstärkers OP (in Fig.2a nicht dargestellt) erfolgt durch die Spannungsquelle SP.

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Die Widerstände R5 bis R9 steLLen eine Brücke dar, die durch einen am Widerstand R4 auftretenden Spannungsabfall aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Ab einer bestimmten Spannungsdifferenz am Eingang des Operationsverstärkers OP wird der Ausgang des Operationsverstärkers OP positiv wodurch der pnp-Transistör T1 gesperrt wird. Der Widerstand R9 ist für diesen Fall zur Strombegrenzung vorgesehen .

Die Spannungs-Strom-Kennlinie der BegrenzungsschaLtung nach Fig.2a ist in Fig.2b dargestellt. Sie unterscheidet sich von der Kennlinie nach Fig.1b durch einen sehr genau einstellbaren Maximalstrom I im Wechselstromkreis.

Claims

Patentansprüche

1.ischaLtungsanordnung zur Begrenzung eines Wechselstroms, der durch einen Lastwiderstand fließt, bestehend aus einem Brückengleichrichter CGR1)/ an dessen G leichspannungsan-Schlüssen Mittel zur Strombegrenzung angeschlossen sind, und der mit seinen WechseIspannungsanschlüssen in Reihe mit dem Lastwiderstand (RL) des Stromkreises geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Strombegrenzung ein veränderlicher Widerstand (RV) sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Widerstand (RV) aus einer Parallelschaltung zweier in Reihe geschalteter Widerstände (R1, R3) und der mit einem weiteren Widerstand (R4) in Reihe geschalteten Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (T) besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des veränderlichen Widerstands (RV) durch Ansteuern des Transistors (T) mit einem weiteren Transistor (T1) verändert wird, der die an einem der beiden in Reihe geschalteten Widerstände (R1, R3) abfallende Spannung mit einer Hi I fsspannung vergleicht, die von der SpannungsqueLIe (SP) geli efert wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-

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Stuttgart, 14. Januar 1985

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zeichnet, daß die Größe des veränderlichen Widerstands (RV) durch Ansteuern des Transistors (T) mit einem weiteren Transistor (T1) verändert wird, der abhängig vom Spannungsabfall am weiteren Widerstand (R4) durch einen Operationsverstärker (OP) angesteuert wird.