DE3540030A1

DE3540030A1 - Arrangement for monitoring an electrical fuse element

Info

Publication number: DE3540030A1
Application number: DE19853540030
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Zeis
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1987-02-26

Abstract

The invention relates to an electrical circuit arrangement for monitoring a fuse element, for example a fusible link which, in particular, is connected floatingly to a high electrical potential. The monitoring is independent of the equipment current flowing through the fuse element, in addition there is a potential isolation between the fuse element and an associated indicating device, for example an incandescent or glow lamp. This is essentially achieved by a transformer, the secondary-side current of which is rectified and is conducted together with the equipment current as measuring current through the fuse element. Depending on the measuring current, an electrical signal, which is supplied to an indicating device, is produced on the primary side of the transformer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung eines elektrischen Sicherungselementes nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an arrangement for monitoring an electrical fuse element according to the Oberbe handle of claim 1.

In einigen Gebieten der Elektrotechnik, insbesondere bei der sogenannten Anlagetechnik, ist es erforderlich, mit Hochspannung, z. B. größer 1 kV, betriebene Schaltungen und/oder Schaltungsteile durch ein Sicherungselement ab zusichern. Ein solches Sicherungselement sollte in ein facher Weise überprüfbar sein, damit eine mögliche Störung an der Anlage schnell zu beseitigen ist. Aus wirtschaft lichen Gründen ist es unzweckmäßig, alle Sicherungsele mente an die Frontseite der Anlage zu legen, so daß eine unmittelbare Überprüfung durch eine Bedienperson erfolgen kann.In some areas of electrical engineering, especially in the so-called plant technology, it is necessary to High voltage, e.g. B. greater than 1 kV, operated circuits and / or circuit parts by a fuse element assure. Such a fuse element should be in one be easily checked so that a possible malfunction is to be removed quickly from the system. For business For reasons of safety, it is not advisable to mente on the front of the system, so that a immediate inspection by an operator can.

Wird nun solches Sicherungselement an einem nicht un mittelbar einsehbaren Ort der Anlage angebracht, so ist eine Überprüfung schwierig. In der Niederspannungstechnik ist es beispielsweise geläufig, parallel zu dem Siche rungselement eine Leuchtdiode (LED) anzubringen. Diese leuchtet, sofern das Sicherungselement hochohmig wird und zeigt damit einen Störfall an. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß das Sicherungselement nur bei ein geschalteter Anlage prüfbar ist.Now such fuse element on a not un indirectly visible location of the system attached, so is a review difficult. In low voltage technology for example, it is common to run parallel to the Siche a light emitting diode (LED). These lights up if the fuse element becomes high-resistance and indicates an accident. Such an arrangement has the disadvantage that the securing element only at switched system is testable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung anzugeben, die in kostengünsti ger und zuverlässiger Weise im ein- oder ausgeschalteten Zustand einer Anlage eine schnelle Überprüfung eines Sicherungselementes ermöglicht und bei der eine elektri sche Potentialtrennung zwischen dem Sicherungselement sowie einer zugehörigen Anzeigeeinrichtung vorhanden ist.The invention is therefore based on the object Specify generic arrangement that in inexpensive eng and reliable way in on or off Condition of a facility a quick review of a Fuse element allows and in which an electri electrical isolation between the fuse element and an associated display device is available.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patenanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltung und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This problem is solved by the in the characteristic Part of patent claim 1 specified features. Advantage responsible design and / or further training are the Removable subclaims.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Über wachung des Sicherungselementes mit wenigen zuverlässig arbeitenden passiven elektrischen Bauelementen erfolgt und daß ein elektrisches Anzeigesignal vorhanden ist, daß in günstiger Weise verarbeitbar ist, z. B. durch Weiter leitung an eine zentrale Leit- und/oder Kontrollstelle. An advantage of the invention is that the over guarding the security element with few reliable working passive electrical components and that there is an electrical indicator signal that can be processed in a favorable manner, e.g. B. by Next management to a central control and / or control point.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele.The invention is explained below with reference to exemplary embodiments with reference to a schematic drawing. Figs. 1 and 2 show two different embodiments.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Gerät G, z. B. eine Röhren schaltung für einen Rundfunksender, das an eine Gleich spannungsquelle U angeschlossen ist, die z. B. eine Span nung bis zu 1,2 kV erzeugt. Es fließt ein Gerätestrom Ig, der durch ein Sicherungselement SI, z. B. eine Schmelz sicherung mit 0,5 A, 1,2 kV, flink, überwacht wird. Aus technischen Gründen ist es notwendig, dieses Sicherungs element in der dargestellten Weise auf einem hohen elek trischen Potential ("schwimmend") anzuordnen. Diese Schmelzsicherung hat einen Innenwiderstand von z. B. 0,8 Ohm, der wesentlich kleiner ist als derjenige des zu schützenden Gerätes G. Fig. 1 shows an electrical device G , z. B. a tube circuit for a radio transmitter that is connected to a DC voltage source U , the z. B. generates a voltage up to 1.2 kV. A device current Ig flows through a fuse element SI , e.g. B. a fuse with 0.5 A, 1.2 kV, fast, is monitored. For technical reasons, it is necessary to arrange this fuse element in the manner shown at a high electrical potential ("floating"). This fuse has an internal resistance of z. B. 0.8 ohms, which is much smaller than that of the device G to be protected.

Zur Überwachung des Sicherungselementes SI wird eine Wechselspannungsquelle Q benötigt, die vorteilhafterweise unabhängig ist von der Gleichspannungsquelle U. Dadurch wird die Überwachung unabhängig vom Betriebszustand (ein- oder ausgeschaltet) des Gerätes G, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Als Wechselspannungsquelle Q ist beispielsweise das 220 V, 50 Hz-Lichtnetz geeignet. An die Wechselspannungsquelle Q ist über Kondensatoren C 1, C 2 die Primärwicklung P eines Transformators TR angeschlos sen. Parallel zu der Primärwicklung P liegt ein Wechsel spannungsindikator WI, z. B. eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand R mit einer Glimmlampe GL, der beispielsweise so eingestellt ist, daß die Glimmlampe Gl leuchtet bei einer effektiven Zündspannung von mehr als 150 V. An die Sekundärwicklung S des Transformators TR ist ein Brückengleichrichter BR angeschlossen, der z. B. aus vier Halbleiterdioden des Typs BYX 86 besteht. An die Gleichspannungsausgänge +, - des Brückengleichrichters BR ist das Sicherungselement SI derart angeschlossen, daß bei eingeschalteter Wechselspannungsquelle Q durch das Siche rungselement SI ein Meßstrom Im von z. B. 15 mA in gleicher Richtung zum Gerätestrom Ig fließt. Der Transformator TR und die Kondensatoren C 1, C 2 sind so gewählt, daß bei fließendem Meßstrom Im an dem Wechsel spannungsindikator WI eine Wechselspannung vorhanden ist, die kleiner ist als die erwähnte Zündspannung. Die Glimm lampe Gl leuchtet daher nicht bei intaktem Sicherungsele ment SI . Wird dieses dagegen hochohmig, z. B. infolge einer störenden Überspannung, so wird der Meßstrom Im unter brochen und die Spannung am Wechselspannungsindikator WI steigt auf einen Wert, der größer als die Zündspannung ist, d. h. die Glimmlampe leuchtet.An AC voltage source Q is required to monitor the fuse element SI , which is advantageously independent of the DC voltage source U. This makes the monitoring independent of the operating state (on or off) of the device G , which is explained in more detail below. For example, the 220 V, 50 Hz light network is suitable as the AC voltage source Q. The primary winding P of a transformer TR is connected to the AC voltage source Q via capacitors C 1 , C 2 . Parallel to the primary winding P is an AC voltage indicator WI , e.g. B. a series connection of an ohmic resistor R with a glow lamp GL , which is set, for example, so that the glow lamp Gl lights up at an effective ignition voltage of more than 150 V. To the secondary winding S of the transformer TR , a bridge rectifier BR is connected, the z . B. consists of four semiconductor diodes of the type BYX 86. To the DC voltage outputs +, - the bridge rectifier BR, the securing element SI is connected such that, when turned on by the AC voltage source Q Siche SI approximately element a measurement current Im from z. B. 15 mA flows in the same direction to the device current Ig . The transformer TR and the capacitors C 1 , C 2 are selected so that when the measuring current Im is flowing, an alternating voltage is present on the alternating voltage indicator WI , which is smaller than the ignition voltage mentioned. The glow lamp Gl therefore does not light when the fuse element SI is intact. However, if this is high-impedance, e.g. B. due to a disturbing overvoltage, the measuring current Im is interrupted and the voltage at the AC voltage indicator WI rises to a value which is greater than the ignition voltage, ie the glow lamp lights up.

Aus der beschriebenen Funktionsweise der Anordnung geht hervor, daß die Überwachung des Sicherungselementes SI unabhängig ist von dem Betriebszustand des Gerätes G und/ oder der Gleichspannungsquelle U. Durch die gleichsinnig fließenden Ströme Im und Ig ist eine Entkopplung der Stromkreise sichergestellt. Bei Sicherungsausfall wird der Meßstrom unterbrochen und der Brückengleichrichter verhin dert bei ausreichend hoher Spannungsfestigkeit, daß der Gerätestrom über die Meßanordnung fließt. Bei abgeschalte ter Spannungsquelle U verhindern die darin enthaltenen Netzgleichrichter einen Stromfluß der Meßanordnung durch Gerät und Spannungsquelle. The described mode of operation of the arrangement shows that the monitoring of the fuse element SI is independent of the operating state of the device G and / or the direct voltage source U. Decoupling of the circuits is ensured by the currents Im and Ig flowing in the same direction. In the event of a fuse failure, the measuring current is interrupted and the bridge rectifier prevents the device current from flowing over the measuring arrangement at a sufficiently high dielectric strength. When the voltage source U is switched off, the line rectifiers contained therein prevent a current flow of the measuring arrangement through the device and the voltage source.

Es ist vorteilhaft, die Kondensatoren C 1, C 2 und den Transformator TR so zu bemessen, daß bei unterbrochenem Meßstrom Im ein primärseitiger Reihenschwingkreis vor handen ist, der eine höhere Wechselspannung erzeugt als die Wechselspannungsquelle Q. Dadurch ist eine sehr zu verlässige Anzeige des Zustandes des Sicherungselementes SI möglich.It is advantageous to dimension the capacitors C 1 , C 2 and the transformer TR so that when the measuring current Im is interrupted there is a primary-side series resonant circuit which generates a higher alternating voltage than the alternating voltage source Q. This enables a very reliable display of the state of the fuse element SI .

Es ist weiterhin möglich, den Kondensator C 2 wegzulassen und lediglich einen Kondensator C 1 zu verwenden, dessen Kapazität entsprechend gewählt ist, z. B halbiert bei gleichen Kapazitäten von C 1 und C 2.It is also possible to omit the capacitor C 2 and only use a capacitor C 1 , the capacitance of which is chosen accordingly, e.g. B halved with the same capacities of C 1 and C 2 .

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im wesentlichen demjenigen der Fig. 1 entspricht. Es wurde lediglich der Wechselspannungsindikator WI geändert. Dieser besteht aus einem Übertrager Ü, dessen Primärseite parallel geschaltet ist zu der Primärwicklung P des Transformators TR. Die Sekundärseite des Übertragers Ü ist niederohmig aus gelegt, so daß z. B. eine Glühlampe L mit 24 V, 20 mA an schließbar ist. FIG. 2 shows an embodiment which corresponds essentially to that of FIG. 1. Only the AC voltage indicator WI was changed. This consists of a transformer Ü , the primary side of which is connected in parallel to the primary winding P of the transformer TR . The secondary side of the transformer Ü is laid out with low resistance, so that, for. B. an incandescent lamp L with 24 V, 20 mA can be closed.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. Beispielsweise ist es möglich, die Glühlampe L durch eine Schalteinrichtung, z. B. eines Relais, zu erset zen, die bei defektem Sicherungselement ein Einschalten der Gleichspannungsquelle U und/oder einer anderen Span nungsquelle verhindert.The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but can be applied analogously to others. For example, it is possible to change the incandescent lamp L by a switching device, e.g. B. a relay to replace zen, which prevents a switching on of the DC voltage source U and / or another voltage source in the event of a defective fuse element.

Weiterhin ist es möglich, die beschriebene Anordnung zu einer fortlaufenden Widerstandsmessung zu verwenden. Eine solche Anordnung ist in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung mit dem internen Aktenzeichen UL 85/90b beschrieben.It is also possible to use the arrangement described to use a continuous resistance measurement. A such arrangement is in the simultaneously filed Patent application with the internal file number UL 85 / 90b described.

Claims

1. A method for monitoring an electrical fuse element, the electrical resistance of which increases significantly in the event of a fault and which is arranged within a direct current circuit , characterized in that

- That a transformer (TR) is present, the primary winding (P) via at least one capacitor (C 1 ) to an AC voltage source (Q) is ruled out,
- That an AC voltage indicator (WI) is connected in parallel with the primary winding (P) ,
- That the secondary winding (S) of the transformer (TR) is connected to the AC voltage inputs of a bridge rectifier (BR) , whose DC voltage outputs are connected to the fuse element (SI) of the type that a flowing measuring current (Im) and one to be monitored Device current (Ig) have the same directions, and
- That when the measuring current (Im) on the AC voltage indicator (WI) a detectable change in the AC voltage arises.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that with an electrically unloaded secondary side of the transformer (TR) the primary winding (P) and the capacitor (C 1 ) form a series resonant circuit for the frequency of the connected AC voltage.

3. Arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the AC voltage indicator (WI) consists of a series connection of a resistor (R) and a glow lamp (Gl) .

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the securing element (SI) is designed as a fuse.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse element (SI) is at high voltage potential and is mounted in the high voltage part of a radio transmitter.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the AC voltage indicator (WI) contains a transformer (Ü) , on the secondary side te a display device (L) is connected.