DE2149063A1

DE2149063A1 - SHORT CIRCUIT PROTECTION FOR CONTACTLESS AC VOLTAGE SWITCHES

Info

Publication number: DE2149063A1
Application number: DE19712149063
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Klaschka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1971-10-01
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE2149063B2

Description

KURZSCHLUSS-SCHUTZ FUR KONTAKTLOSE WECHSELSPANNUNGSSCHALTER Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußschutz für kontaktlose Schalter in Wechselspannungs-Ausführung, der in der Lage ist, einen an seinem Ausgang auftretenden Kurzschluß beliebig lange zu schalten und dadurch den kontaktlosen Schalter vor Zerstörung zu bewahren. SHORT CIRCUIT PROTECTION FOR CONTACTLESS AC VOLTAGE SWITCHES The invention relates to short-circuit protection for contactless switches in AC voltage design, which is able to prevent a short circuit occurring at its output for any length of time to switch and thereby protect the contactless switch from destruction.

Eine derartige Anordnung ist besonders bei der Montage und bei der Inbetriebnahme kontaktloser Schalter von größte. Interesse, weil mit ihr bei unbeabsichtigten Kurzschlüssen infolge z.B. falscher Verdrahtung eine Zerstörung des Schalters zuverlässig vermieden wird. Auch entfällt damit die Notwendigkeit, den kontaktlosen Schalter durch eine besonders flinke und den Arbeitsbedingungen besonders angepaßte Sicherung zu schützen. Such an arrangement is particularly useful during assembly and when Commissioning of the largest contactless switches. Interest because with her in the event of unintentional Short circuits due to incorrect wiring, for example, reliably destroy the switch is avoided. This also eliminates the need for the contactless switch thanks to a particularly nimble safety device that is specially adapted to the working conditions to protect.

Es sind bereits Anordnungen zum Schutze kontaktloser Schalter vor Kurzschlüssen bekannt geworden. There are already arrangements to protect contactless switches Short circuits have become known.

Der bekannteste Schutz stellt eine besonders flinke, sogenannte Halbleitersicherung dar, die mit dem zu schützenden kontaktlosen Schalter in Reihe liegt und bei Auftreten eines Kurzschlusses zerstört wird.The best-known protection is a particularly nimble, so-called semiconductor fuse that is in series with the contactless switch to be protected and when it occurs a short circuit is destroyed.

Nachteilig ist, daß das Auswechseln der Sicherung sowie die Fehlersuche Zeit braucht und Geld kostet. Außerdem kann eine solche Sicherung nicht zusammen mit dem kontaktlosen Schalter vergossen werden.The disadvantage is that replacing the fuse and troubleshooting Takes time and costs money. In addition, such a backup cannot be combined potted with the contactless switch.

Darüber hinaus sind elektronische Anordnungen bekannt geworden, die im Falle eines Kurzschlusses den kontaktlosen Schalter freischalten und den freigeschalteten Zustand mit Hilfe eines meist elektronischen, aber auch elektromechanischen Speichers (bistabile Kippstufe bzw. Relais) aufrecht erhalten. Nachteilig ist, daß der Speicher nach dem Beseitigen des Kurzschlusses entriegelt werden muß. Der Aufwand einer solchen Anordnung ist relativ hoch.In addition, electronic arrangements have become known that in the event of a short circuit, activate the contactless switch and the activated one State with the help of a mostly electronic, but also electromechanical memory (bistable multivibrator or relay) maintained. The disadvantage is that the memory must be unlocked after eliminating the short circuit. The effort of such Arrangement is relatively high.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kurzschlußschutz zu finden, der'nicht, wie im Falle der~Sicherung, zerstört wird, und der kurze Zeit nach dem Beseitigen des Kurzschlusses den kontaktlosen Schalter wieder arbeitsbereit hält. Diese Aufgabe soll mit geringstem Aufwand gelöst werden. Der Platzbedarf soll so klein gehalten werden, daß die Anordnung zusammen mit dem kontaktlosen Schalter eine Einheit bildet und bei Bedarf zusammen mit diesem vergossen werden kann.The object of the invention is to find short-circuit protection that does not as in the case of the ~ backup, is destroyed, and the short time after eliminating it the short circuit keeps the contactless switch ready for operation again. This task should be solved with the least amount of effort. The space requirement should be kept so small be that the arrangement forms a unit together with the contactless switch and can be potted together with this if necessary.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man in Reihe mit dem kontaktlosen Wechselspannungsschalter einen Widerstand legt, dessen Wert einerseits klein genug ist, un den normalen Betriebsfall nicht zu stören, andererseits jedoch im Falle eines Kurzschlusses den Strom üuf jenen Höchstwert begrenzt, den der kontaktlose Schalter ohne Gefahr der Beschädigung während der Dauer einer Halbwelle schalten kann. Die an dem Widerstand im Kurzschlußfall entstehende Spannung wird über einem Gleichrichter einem Ladekondensator zugeführt, der sich in bekannter Weise auf den Spitzenwert der Spannung auflädt. Über einen relativ hochohmigen Widerstand entlädt sich der Kondensator in die Ansteuerelektrode eines Transistors oder ähnlichen Verstärkerelementes, welches, solange ein Entladestrom fließt, leitend wird, während es sich vor dem Fließen des Entladestromes in gesperrtem Zustand befand. Dieses Verstärkerelement liegt mit seiner Hauptstrecke parallel zur Steuerspannung des kontaktlosen Schalters, der z.B. ein Thyristor ist, und sperrt diesen während des gesamten Kondensator-Entladevorganges. Hat sich nach einiger Zeit der Kondensator weit genug entladen, so sperrt das Verstärkerelement, die Steuerspannung gelangt wieder an den kontaktlosen Schalter, eine gesamte oder ein Teil einer Strom-Halbwelle durch fließt als Kurzschlußstrom den kontaktlosen Schalter wie auch den Strombegrenzungs-Widerstand und das Spiel beginnt von neuem.According to the invention the object is achieved in that one in series with the contactless AC voltage switch sets a resistor whose value on the one hand is small enough not to disrupt normal operation, on the other hand however, in the event of a short circuit, the current is limited to the maximum value that the contactless switch without the risk of damage for the duration of a half-wave can switch. The one on that Resistance arising in the event of a short circuit Voltage is fed via a rectifier to a charging capacitor, which is charges in a known manner to the peak value of the voltage. About a relative high resistance, the capacitor discharges into the control electrode of a Transistor or similar amplifier element, which, as long as a discharge current flows, becomes conductive, while it is blocked before the flow of the discharge current Condition. This amplifier element is parallel with its main line for the control voltage of the contactless switch, which is e.g. a thyristor, and blocks this during the entire capacitor discharge process. After some If the capacitor discharges far enough, the amplifier element blocks the control voltage reaches the contactless switch again, all or part of a current half-wave The contactless switch as well as the current-limiting resistor flows through as a short-circuit current and the game starts all over again.

Erfindungsgemäß wird die Dimensionierung der Anordnung so vorgenommen, daß die Entladezeitkonstante der Anordnung groß ist gegen eine Halbwelle des durch den Icn1aktlosen Schalter fließenden Stromes. Damit wird erreicht, daß die Terilperaturbelastung von kontaktlosem Schalter und dem in Reihe liegenden Widerstand zur St stombegienzung niedrig bleibt und daß damit ster Kurzschluß beliebig lange Zeit andauern kann.According to the invention, the arrangement is dimensioned in such a way that that the discharge time constant of the arrangement is large against a half-wave of the through current flowing through the Icn1aktless switch. This ensures that the temperature load of the contactless switch and the series resistor for the stombegienzung remains low and that the short circuit can last for any length of time.

Vorteilhaft ist, daß diese Anordnung ur wenige Bauelemente umfaßt und einen geringen Plutzbedarf aufwei 1.It is advantageous that this arrangement comprises only a few components and a small amount of floor space 1.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.Further advantages and features of the invention emerge from the following Description of an embodiment.

Figur 1 zeigt einen durch die erfindungsgemäße Anordnung geschützten Thyristor mit Brücke als kontaktlosen Wechselspannungsschalter.Figure 1 shows a protected by the inventive arrangement Thyristor with bridge as a contactless AC voltage switch.

Der kontaktlose Wechselspannungsschalter liegt zwischen den Ausgangsklemmen R (an der Phase R liegend) und Q (an der Last RL liegend). Legt man an die Klemmen A und B eine Steuerspannung UE, so steuert der Thyristor Thy durch und der Laststrom fließt in beiden Halbwellen über die Strecke Klemme R - Brücke B - Thyristor Thy - Schutzwiderstand Rs - Brücke B -Klemme Q - Last RL nach Mps Im Falle eines Kurzschlusses zwischen Q und Mp liegt, von kleinen Teilspannungen über der Brücke B und dem Thyristor Thy abgesehen, die Netzspannung U über dem Schutzwiderstand Rs als Spannung Us. Der Kondensator lädt sich über dem Ventil D auf den Spitzenwert von Us auf. Damit fließt über den Widerstand R ein Strom in die Basis des Transistors T, dieser wird leitend und schließt dadurch die Steuerspannung am Thyristor Thy kurz. Der Thyristor bleibt nur noch bis zur Beendigung der Halbwelle leitend und sperrt nach dem Nulldurchgang die weiteren Halbwellen. Damit öffnet der kontaktlose Wechselspannungsschalter zwischen R und Q während einer Zeit, die von der Entladezeitkonstante CR bestimmt wird. In der angegebenen Dimensionierung (C = 1 yF, R = 3,3 MOhm, Stromverstärkung v > 200 des Transistors T) beträgt die Entladezeitkonstante RC = 3,3 Sekunden. Je nach zeitlicher Lage des Kurzschlusses in der Halbwelle und des dadurch erzielten Maximalwertes der Kondensatorspannung liegt der Sperrzustand zwischen 0 und ca. 10 Sek.The non-contact AC voltage switch is located between the output terminals R (connected to phase R) and Q (connected to load RL). If you put it on the clamps A and B a control voltage UE, the thyristor Thy controls through and the load current flows in both half-waves over the distance between terminal R - bridge B - thyristor Thy - Protective resistor Rs - Bridge B - Terminal Q - Load RL to Mps In the event of a short circuit lies between Q and Mp, from small partial voltages across the bridge B and the thyristor Thy apart from the mains voltage U across the protective resistor Rs as voltage Us. The capacitor charges through valve D to the peak value of Us. In order to a current flows through the resistor R into the base of the transistor T, this becomes conductive and thereby short-circuits the control voltage at the thyristor Thy. The thyristor remains conductive only until the end of the half-wave and blocks after the zero crossing the other half waves. This opens the contactless AC voltage switch between R and Q during a time determined by the discharge time constant CR. In the specified dimensioning (C = 1 yF, R = 3.3 MOhm, current gain v> 200 of the transistor T), the discharge time constant RC = 3.3 seconds. Depending on Temporal position of the short circuit in the half-wave and the maximum value achieved thereby of the capacitor voltage, the blocking state is between 0 and approx. 10 seconds.

Der Widerstand Rs ist so dimensioniert, daß er im Kurzschlußfall den Strom durch den Thyristor Thy und die Brücke B auf den für die Dauer einer Halbwelle zulässigen Höchstwert begrenzt. Er tritt dann in der Regel im normalen Betriebsfall nicht störend in Erscheinung. Die Belastbarkeit des Widerstandes Rs wird durch die kurzzeitige Erwärmung und die lange Sperrzeit bestimmt. Belastbarkeit und Größe dieses Widerstandes sind daher relativ gering.The resistor Rs is dimensioned in such a way that in the event of a short circuit it will den Current through the thyristor Thy and the bridge B for the duration of a half-wave permissible maximum value limited. It then usually occurs during normal operation not disturbing in appearance. The resilience of the resistor Rs is determined by the short-term heating and the long blocking time are determined. Resilience and size this resistance are therefore relatively low.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Short-circuit protection for contactless AC voltage switches, thereby characterized that after the end of an arbitrarily long lasting short circuit the contactless AC voltage switch after a short time without further measures is automatically ready for operation again.

Short-circuit protection for contactless AC voltage switches according to claim 1, characterized in that the occurring after the short circuit, by a Resistance limited to a maximum allowable current through the switch only still flows until the end of the half-wave and that after the zero crossing the contactless Switches the continuation of the current for a longer or shorter period of time blocks, the mean value of this time several periods of the applied alternating voltage includes, and that after the end of the blocking time, a renewed, limited current flow takes place during a whole or part of the current half-wave, whereupon again a blocking period follows and so on, and that this behavior continues until the termination of the Short circuit persists.

3. Short-circuit protection for contactless AC voltage switches according to Claim 1 and 2r characterized in that a capacitor is connected via a rectifier charges to the maximum value of the voltage, those above the current limiting Resistance drops, which is in series with the contactless switch, and that the capacitor then via a discharge resistor and a control path of an amplifier discharges, the output of the amplifier during a part the duration of the capacitor discharge the control voltage or the control current of the contactless Switch is influenced so that the contactless switch after the end of the pending Current half-wave interrupts the flow of current.

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