DE3536872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einschaltstrombe­ grenzung für kapazitive Lasten, die mittels eines Gleichrichters und eines Schützes mit dem Netz verbunden sind (DE-OS 20 05 623).

Es sind Einschaltstrombegrenzungen für kapazitive Lasten im Handel erhältlich, bei denen im Stromkreis zwischen kapazitiver Last und Netz Widerstände zur Strombegrenzung geschaltet sind. Die Netzwiderstände können zwischen einem Netztransformator und einem Gleichrichter oder einem Netzschütz und einem Netztransformator jeweils in einer Stromschiene angeordnet sein. Außerdem kann ein Widerstand auch einen Ausgangspol des Gleichrichters mit der kapazitiven Last verbinden. Die Widerstände sind der­ art angeordnet, daß sie nach einer Einschaltzeit über­ brückt werden. Die Einschaltzeit wird mittels eines Zeit­ relais eingestellt. Außerdem muß durch eine Verriegelungs­ vorrichtung in der Schützsteuerung sichergestellt werden, daß das Gerät nur bei eingeschaltetem Überbrückungsschütz betrieben werden kann, da sonst die Begrenzungswiderstän­ de überlastet werden.

Bei dieser Einschaltstrombegrenzung muß gewährleistet sein, daß die Einschaltzeit mittels des Zeitrelais genü­ gend groß gewählt ist. Selbst bei einer genügend großen Einschaltzeit kann nicht verhindert werden, daß bei einem Kurzschluß in der kapazitiven Last beim Einschalten zu große Einschaltströme entstehen. Die Folge ist, daß zwischengeschaltete Sicherungen oder Halbleiterventile des Gleichrichters zerstört werden oder die Schützkon­ takte verschweißen.

Eine Einschaltstrombegrenzung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 20 05 623 bekannt. Dabei werden der Reihe nach mehrere Schaltvorgänge eingeleitet, um einen Stromstoß auf Grund einer kapazitiven Last zu verhindern.

Ferner ist es aus der US-PS 39 35 511 bekannt, über einen Kaltleiter eine kapazitive Last nach dem Einschalten aufzu­ laden und in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall am Kalt­ leiter über ein Relais und dessen Kontakt den Kaltleiter zu überbrücken.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ schaltstrombegrenzung für kapazitive Lasten anzugeben, bei der die Zeitverzögerung für die Überbrückungszeit vom Hauptstromkreis abgeleitet wird, und daß ein strom­ begrenzendes Mittel gleichzeitig als Kurzschlußstrom­ schutz für die Einschaltstrombegrenzung vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Einschaltstrombegrenzung ist als strombegrenzendes Mittel ein Kaltleiter vorgesehen, dessen Spannungsabfall mittels einer Vergleichsstufe mit einer Referenzspannung verglichen wird. Außerdem ist ein Hilfsgleichrichter vorgesehen, dessen Anodenanschluß einerseits mit einem Anschluß der kapazitiven Last und andererseits über ein Relais mit dem Ausgang der Ver­ gleichsstufe verbunden ist. Der Kaltleiter ist einerseits mit dem Kathodenanschluß des Hilfsgleichrichters und ande­ rerseits mit dem anderen Anschluß der kapazitiven Last verbunden. Der Ausgang des Relais steuert das Schütz. Durch die Verwendung eines Kaltleiters als strombegren­ zendes Mittel erhält man einen nichtlinearen Widerstand, der in Abhängigkeit des fließenden Stromes bzw. der Tem­ peratur den Widerstandswert ändert. Der Kaltleiter und die kapazitive Last bilden zusammen ein Zeitglied, des­ sen Verzögerungszeit in Abhängigkeit des fließenden Stromes und der kapazitiven Last sich ändert. Somit erhält man eine Einschaltstrombegrenzung, bei der die Zeitverzögerung für die Überbrückungszeit vom Haupt­ stromkreis abgeleitet wird. Außerdem wird durch die Verwendung eines Kaltleiters als strombegrenzendes Mittel die nachgeschaltete Vergleichsstufe und das ver­ gleichende Mittel selbst gegen Kurzschlußstrom und Über­ last geschützt, weil beim Auftreten eines Kurzschlußstro­ mes der Widerstandswert des Kaltleiters sich sprunghaft vergrößert und den Kurzschlußstrom auf einen geringen Wert begrenzt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist elektrisch parallel zum Ausgang des Hilfsgleichrichters eine Rei­ henschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator geschaltet, wobei elektrisch parallel zum Kondensator eine Zener-Diode geschaltet ist. Der Verbindungspunkt von diesem Widerstand und diesem Kondensator ist mit einem Stromversorgungsanschluß der Vergleichsstufe ver­ bunden, wobei der andere Stromversorgungsanschluß der Vergleichsstufe mit Masse verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß die einseitige Spannungsversorgung der Vergleichsstufe von der Netzspannung abgeleitet wird. Somit erübrigt sich eine Gleichspannungsquelle für die Vergleichsstufe.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Einschaltstrombegrenzung für kapazitive Lasten nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

In der dargestellten Ausführungsform ist eine kapazitive Last 2, beispielsweise größer als 1000 µF, mittels eines Hauptgleichrichters 4, eines Schützes 6 und mehrerer Si­ cherungen 8 mit einem Netz verbunden, dessen Stromschie­ nen mit L₁, L ₂ und L ₃ bezeichnet sind. Als kapazitive Last 2 kann beispielsweise ein Zwischenkreiskondensator oder die Kondensatoren einer Blindstromkompensationsvor­ richtung vorgesehen sein. Die Eingänge eines Hilfsgleich­ richters 10 sind über die Sicherungen 8 ebenfalls mit dem Netz verbunden. Der Anodenanschluß 12 des Hilfs­ gleichrichters 10 ist mit dem Anschluß 14 der kapazitiven Last 2 verbunden. Der andere Anschluß 16 der kapazitiven Last 2 ist über einen zur Strombegrenzung vorgesehenen Kaltleiter 18 mit der Kathode 20 des Hilfsgleichrichters 10 verbunden. Elektrisch parallel zum Kaltleiter 18 sind zwei in Reihe geschaltete Widerstände 22 und 24 geschal­ tet, wobei der Verbindungspunkt 26 der beiden Widerstände 22 und 24 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Kom­ parators als Vergleichsstufe 28 verbunden ist. Der in­ vertierende Eingang der Vergleichsstufe 28 ist einer­ seits über eine Zener-Diode 30 mit der Masse und ande­ rerseits über einen Widerstand 32 mit einem Stromversor­ gungsanschluß 34 der Vergleichsstufe 28 verbunden. Ein Relais 36 verbindet den Ausgang der Vergleichsstufe 28 mit dem Stromversorgungsanschluß 34, wobei das Relais 36 auf einen Schalter 38 wirkt. Außerdem ist elektrisch parallel zum Relais 36 eine als Freilaufdiode geschaltete Diode 40 geschaltet. Elektrisch parallel zum Ausgang des Hilfsgleichrichters 10 ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 42 und einem Kondensator 44 geschaltet, wobei elektrisch parallel zum Kondensator 44 eine Zener-Diode 46 geschaltet ist. Der Widerstand 42, der Kondensator 44 und die Zener-Diode 46 bilden in Verbindung mit dem Hilfs­ gleichrichter 10 eine Gleichspannungsversorgung für die Vergleichsstufe 28.

Beim Einschalten eines beispielsweise 2000 µF großen Kondensators als kapazitive Last 2 auf eine Spannungs­ quelle 2 mit geringem Innenwiderstand ist das Schütz 6 geöffnet, wodurch die parallel zur kapazitiven Last 2 geschaltete Einschaltstrombegrenzungsschaltung 48 mit dem Netz verbunden ist. Da die Temperatur des Kaltleiters 18 beim Einschalten höchstens gleich der Umgehungstempe­ ratur ist, hat der Kaltleiter 18 einen vorbestimmten Widerstand, der den Einschaltstrom beim Einschalten begrenzt. Die Zeitverzögerung wird annähernd bestimmt durch die kapazitive Last 2 und den Widerstandswert des Kaltleiters 18. Während der Einschaltzeit wird der Span­ nungsabfall am Kaltleiter 18 gemessen und mit einer vor­ bestimmten Referenzspannung verglichen. Da infolge des Stromflusses die Spannung an der kapazitiven Last 2 steigt, sinkt der Spannungsabfall am Kaltleiter 18. So­ bald der heruntergeteilte Spannungsabfall am Kaltleiter 18 unter die Referenzspannung sinkt, springt der Ausgang der Vergleichsstufe 28 von "high" auf "low" und aktiviert somit das Relais 36, das den Schalter 38 schließt. Da­ durch wird das Schütz 6 geschlossen und der Hauptgleich­ richter 4 ist über die Schmelzsicherungen 8 mit dem Netz verbunden. Wenn beim Einschalten in der kapazitiven Last 2 ein Kurzschluß auftritt, so erhöht sich der Widerstands­ wert des Kaltleiters 18 sprunghaft. Der Spannungsabfall am Kaltleiter 18 ändert sich nicht, da infolge des Kurz­ schlusses in der kapazitiven Last 2 keine Spannung an der kapazitiven Last 2 sich aufbauen kann. Damit bleibt das Schütz 6 geöffnet. Außerdem wird der Hilfsgleichrich­ ter 10 geschützt.

Somit erhält man eine Einschaltstrombegrenzung für kapa­ zitive Lasten 2, die einerseits die Zeitverzögerung für die Überbrückungszeit vom Hauptstromkreis ableitet, d.h. die Zeitverzögerung paßt sich automatisch an variable kapazitive Lasten 2 an, und andererseits sich selbst durch den Kaltleiter 18 gegen Kurzschlußströme schützt.

Claims (3)

1. Einschaltstrombegrenzung für kapazitive Lasten, die mittels eines Gleichrichters und eines Schützes mit einem Netz verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strombegrenzung ein einerseits mit einem Anschluß (16) der kapazitiven Last (2) und andererseits mit dem Katho­ denanschluß (20) eines Hilfsgleichrichters (10) verbundener Kaltleiter (18) vorgesehen ist, wobei der Spannungsabfall am Kaltleiter (18) mittels einer Vergleichsstufe (28) mit einer Referenzspannung verglichen wird und der Anodenanschluß (12) des eingangsseitig ans Netz geschalteten Hilfsgleichrichters (10) mit dem anderen Anschluß (14) der kapazitiven Last (2) verbunden ist, und daß der Ausgang der Vergleichsstufe (28) in Wirkverbindung mit dem Schütz (6) verbunden ist.

2. Einschaltstrombegrenzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch parallel zum Ausgang des Hilfsgleichrichters (10) eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (42) und einem Kondensator (44) geschaltet ist, wobei elektrisch parallel zum Kondensator (44) eine Zener-Diode (46) geschaltet ist.

3. Einschaltstrombegrenzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stromversorgungsanschluß (34) der Vergleichsstufe (28) mit dem Verbindungs­ punkt von Widerstand (42) und Kondensator (44) und der andere Stromversorgungsanschluß der Vergleichsstufe (28) mit der Masse verbunden sind.