DE1910626C - Differential protection arrangement - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Differential- daß sich in der Widerstandsanordnung hinsichtlich [:. schutzanordnung mit einer als Trigger ausgeführten des in sie von der tlilfsspannung oder von der Be-1 · Kippschaltung als Meßorgan, das an einen zwei anti- triebsspanmutg des Stromtriggers eingespeisten Slro- ;' parallel geschaltete Gleichrichteranordnungen enthal- mes eine solche Stromverzweigung ergibt, daß sich tenden Schaltiingsteil angeschlossen ist, dem am Ein· 5 am Schaltungspunkt in der Widerstandsanordnung gang der einen Gleichrichteranordnung der Summen- bei einem Differenzstrom mit dem Wert Null ein i ström und am Eingang der anderen Gleichrichter- Potential einstellt, das größer als das Potential an der [-" anordnung der Differenzstrom zugeführt wird. Sum- einen Steuereingangsklemme ist, und daß sich am ϊ men- und Differenzstrom sind dabei in bekannter Schaltungspunkt in der Widerstandsanordnung bei Cv Weise aus den Strömen gebildet, die zu oder von io einem Diffeienzstrom von der Größe des Ansprechf einem zu schützenden Gerät, z. B, einem Generator,,. §trornes ein Potential ergibt, das kleiner als das Potenj. fließen, > \» tial an der einen Steuereingangsklemme ist. Die L' Eine so'che Differentialschutzanordnung ist be- Potentialünderung bei Änderung des Differenzstro-[„-kannt (deutsche Auslegeschrift 1117 720). Bei dieser nies vom Betrag Null auf den Wert des Ansprechf' Anordnung ist die Kippschaltung als Schmitt-Trigger 15 stromes erfolgt dabei infolge des Kondensators ver-F' ausgebildet. Dies setzt die Anpassung des Eingangs- zögert und führt zu einer stromabhängigen Auswiderstandes des Schmitt-Triggers an den Ausgangs- jösezeit der erfindungsgemä'ßen Differentialsciiutzan- ° widerstand der beiden antiparallel geschalteten Ordnung.The invention relates to a differential that is in the resistor arrangement with respect to [:. protection arrangement with a trigger executed in it by the auxiliary voltage or by the loading 1 · flip-flop as a measuring element, which is fed to a two drive voltage of the current trigger. Rectifier arrangements connected in parallel contain such a current branching that the switching part is connected to the input of one rectifier arrangement with a differential current with the value zero and an i at the input of the other Rectifier potential is set, which is greater than the potential at the [- "arrangement of the differential current. Sum- is a control input terminal, and that the ϊ men- and differential current are in a known circuit point in the resistor arrangement at Cv from the currents formed which to or from a differential current of the size of the response to a device to be protected, e.g. a generator, results in a potential that is less than the potential flow> \ »tial at the one control input terminal The L ' Such a differential protection arrangement is known. Potential ignition when the differential current changes - [„- (de Utsche Auslegeschrift 1117 720). In this arrangement, from zero to the value of the response, the flip-flop is designed as a Schmitt trigger 15 current takes place as a result of the capacitor ver-F '. This sets the adaptation of the input delay and leads to a current-dependent resistance of the Schmitt trigger to the output release time of the differential protection resistance according to the invention of the two antiparallel-connected orders.
r Gleichrichteranordnungen voraus. Bei der bekannten Die erfindungsgemäße Differentialschutzanordnungr rectifier arrangements ahead. In the known differential protection arrangement according to the invention
I Differentialschutzanordnung ist dies durch eine aus 30 kommt also im Vergleich zu der oben beschriebenen,I differential protection arrangement this is due to one coming from 30 so compared to the one described above,
■ - ohmschen Widerständen bestehende Brückenschal- bekannten Diflerentialschutzanordnung ohne eine■ - ohmic resistors existing bridge circuit known diflerential protection arrangement without a
';·■ tung erreicht, an deren Diagonalen jeweils eine der Schaltungsanordung zur Widerstandsanpassung in'; · ■ achieved, on the diagonals of which one of the circuit arrangements for resistance adjustment in
r beiden Gleichrichteranordnungen angeschlossen und dem die Gleichrichteranordnungen enthaltenden.r connected to both rectifier arrangements and the one containing the rectifier arrangements.
■' deren einer Widerstand durch der« Eingang des Schaltungsteil aus und ermöglicht trotz Verwendung■ 'which a resistor through the input of the circuit part and allows despite use
Schmitt-Triggers gebildet ist. 25 eines Kondensators min verhältnismäßig kleiner Kapa-Schmitt trigger is formed. 25 of a capacitor min relatively small capacitance
Ferner ist bei der bekannten Differentialschutz- zität die Erzielung relativ langer Auslösezeiten, daFurthermore, with the known differential protection, relatively long tripping times can be achieved
anordnung ein Kondensator vorgesehen, der am Ein- infolge der erfindungsgemäß gewählten Anordnungarrangement, a capacitor is provided which is connected to the input as a result of the arrangement selected according to the invention
gang des Scnmitt-Tr'^&ers angeordnet ist und eine des Kondensators in der Schutzanordnung keine Auf-gang of the Scnmitt-Tr' ^ & ers is arranged and one of the capacitor in the protection arrangement does not
stromabhängige Auslösezeit verursacht. Dieser Kon- ladung auf die Schwellwertspannung der Basis-current-dependent tripping time caused. This charge to the threshold voltage of the base
densator wird im Betrieb der bekannten Differential- 30 Emitter-Strecke des Eingangstransistors eines Schmitt-capacitor is used in the operation of the known differential 30 emitter path of the input transistor of a Schmitt
schutzanordnunu aufgeladen und muß rne verhältnis- Triggers, sondern tine Entladung des KondensatorsProtective arrangement is charged and must be rne ratio trigger, but tine discharge of the capacitor
mäßig große Kapazität aufweisen, wenn relativ lange von einem definierten Wert aus erfolgt, der durchhave moderately large capacity if a relatively long time is carried out from a defined value that is through
; Verzögerungszeiten erzielt werden sollen. Dies wie- geeignete Bemessung der Schaltungsanordnung in ; Delay times are to be achieved. This as- suitable dimensioning of the circuit arrangement in
j derum hat eine verhältnismäßig große Bauform des verhältnismäßig weiten Grenzen wählbar ist.j derum has a relatively large design and relatively wide limits can be selected.
Kondensators zur Folge, die bei einer Ausführung 35 Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht einer Differentialschutzanordnung in Kompaktbau- darin, daß die Gleichrichteranordntnq für den Diffeweise nachteilig ist. renzstrom in Reihe mit zumindest einem Gleich-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bei richter an den in der Brückendiagonalen der Gleichder nifferentialschutzanordnung der eingangs ge-, richteranordnungen liegenden Kondensator angenannten Art durch die zur Widerstandsanpassung 40 schlossen ist. Durch einen solchen Gleichrichter läßt ! vorgesehene Brückenschaltung verursachten verhält- sich nämlich die Spannungsänderung am Konden ! nismäßig hohen Aufwand zu vermeiden und eine An- sator erhöhen und damit die Auslösezeit der erfinordnung zu schaffen., die mit einem zur Erzielung dungsgemäßen Schutzanordnung verlängern. Durch einer stromabhängigen Auslösezeit vorgesehenen Anordnen weiterer Gleichrichter kann dieser Effekt Kondensator verhältnismäßig kleiner Bauform aus- 45 bei Bedarf vergrößert werden.The result of a capacitor that, in one embodiment, is a differential protection arrangement in compact construction, in that the rectifier arrangement is disadvantageous for the differential. Residual current in series with at least one DC-The invention is based on the object, which is closed in the case of the capacitor on the bridge diagonal of the capacitor, which is located in the bridge diagonal of the capacitor, for the resistance adjustment 40. With such a rectifier! The intended bridge circuit caused the voltage change on the condenser ! To avoid high expenditure and to increase an annunciator and thus to create the tripping time of the arrangement according to the invention, which lengthen with a protective arrangement according to the invention. By arranging further rectifiers provided for a current-dependent tripping time, this effect of a capacitor of a relatively small design can be enlarged if necessary.
kommt und demzufolge eine Ausführung einer Diffe- Um ein Fchlansprechen der erfindungsgemäßen renliakehutzanordnung in Kompaktbauweise wesent- DifTerentialschutzanordnung bei einem raschen Ablieh erleichtert Außerdem soll gegenüber der be- sinken der Betriebsspannung, beispielsweise beim kannten, mit einer WierstandsbriiLkc ausgerüsteten Abschalten der Spannung, /u vermeiden, besteht eine Diflereiitialschiilzanordnung mit Schmitt-Trigger die 50 weitere vorteilhafte Ausbildung der rrfindung darin, an suh brannte Spannungsbegrenzung der Gleich- dall dem .ius zwei Transistoren gebildeten Stromrichter BriK'kcnschiiltung wieder erzielt werden. trigger eine an die Betriebsspannung angeschlossene I)IH-C Aufgabe wird bei einer DifTcicntinkchutz- Vcrnegchingssc^altung zugeordnet ist, die mittels .i.iordnmg der eingangs grnaniiten Art erfiiidungs- ciius ülx 1 einen an der Betriebsspannung liegenden t gemäß daduich gelöst, dall die ak Stromtrigger an-■ 55 Kondensator ane'.stciierUn elektronischen ^ lalt-, gebildete Kippschaltung mit ihrer einen Steuerein- elementes den ersten Transistor des Sliu:. .^gcrs gangsklemmc über eine Widerstandsanordnung au von der Betriebsspannung abtrennt und dai t den iv einen Pol einer den Artsprechwert der Differential- zweiten Transistor des Slromlriggers untsr Vermei-[ schutzanordnung bestimmenden Hilfsspannung angc- dung eines Auslösesignals sperrt.and consequently an implementation of a differential protection system in order to make the renliakehutz arrangement according to the invention in compact design significantly easier in the event of a rapid withdrawal. If there is a differential contact contact arrangement with Schmitt trigger, the further advantageous embodiment of the invention is that the voltage limitation of the converter bridge connection formed by two transistors can be achieved again. trigger an I) IH-C task connected to the operating voltage is assigned to a differential protection circuit which, by means of an arrangement of the initially green type, fulfills a task at the operating voltage in accordance with the fact that the ak Stromtrigger an- ■ 55 capacitor ane'.stciierUn electronic ^ lalt-, formed flip-flop circuit with its one control element the first transistor of the Sliu :. . ^ gcrs gangsklemmc is separated from the operating voltage via a resistor arrangement and the i v blocks one pole of an auxiliary voltage which determines the type equivalent value of the differential second transistor of the current trigger and the avoidance arrangement, using a trigger signal.
schlossen ist, deren anderer Pol direkt mit der 60 Um auch beim Absinken der Betriebsspannung umis closed, the other pole directly with the 60 um even when the operating voltage drops
■ anderen Steuercingangsklemme des Stromtriggers ver- sehr kleine Beträge ein Fehlansprechen der Schutz-■ other control input terminal of the current trigger, very small amounts prevent the protective
I' bundcii ist, und daß ein in der Brückendiagonalen anordnung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, daß derI 'bundcii, and that one in the bridge diagonal arrangement is to be avoided, it is advantageous that the
\ der Glcichrichterartordnungen liegender und zur Er- in der Brückcndiagonalen der Gleichrichterättord- \ of the rectifier order and for the purpose of the bridge diagonal of the rectifier
I ziclung einer stromabhängig™ Auslösezeit vorgc- nnngcn liegende Kondensator in Reihe mit einerDetermination of a current-dependent ™ tripping time preceding capacitor in series with a
ι, scheuer Kondensator einerseits an einen Schaltungs- 65 stabilisierten, ebenfalls in tkr Brückendiagonalenι, chafe capacitor on the one hand to a circuit 65 stabilized, also in tkr bridge diagonals
ι pi/nkt in der Widerstandsanordnung und andererseits der Gleichrichteranordnungen angeordneten Refe- ι pi / nkt in the resistor arrangement and on the other hand the rectifier arrangements arranged Refe-
1 an iiic andere Slcucreingangsklemme angeschlossen renzspannungsquelle mit kleinem Innenwtderstand 1 connected to another battery input terminal with a residual voltage source with low internal resistance
1 ist. i>i.bci ist die Schaltungsanordnung so ausgelegt, liegt. Zweckmäßigerweisc leitet dabei die Referenz- 1 is. i> i.bci, the circuit arrangement is designed so that it lies. Expediently, the reference
spflnnungsquelio ihre stabilisierte Spannung aus der Betriebsspannung des Stromtriggers ab,expansion quelio their stabilized tension from the Operating voltage of the current trigger,
Die Erfindung wircl an Hand der Zeichnung nüher erliUitert, in deren einziger Figur ein Ausführungsbeispiel der erfmdungsgemBßen Differentialschutz- 5 anordnung dargestellt ist,The invention is illustrated in greater detail on the basis of the drawing explained, in the single figure of which an embodiment of the differential protection according to the invention arrangement is shown,
Die erfindungsgernäße Differentialschutzanordnung enthält in bekannter Weise einen Schaltungsteil ST, der in D?ückenschaltung zwei Gleiclrrichteranordnungert GrI und Gr2 aufweist. Pie Gleichrichter- η anordnung GrI ist ebenso wie die andere GleichridUeranardnung Gr 2 als Graetzschaltung ausgebildet und mit ihren Anschlußpunkten P1 und P 2 an die Sekundärwicklung w 12 eines Stromwandlers Wl angeschlossen, dessen Primärwicklung w 11 an Klem- 15 rnen Kl und Kl herangeführt ist, Der Stromwandler Wl bildet den in Differentialschutzschaltungen übli.iien Summenstromwandler und ist deshalb mit seinen Klemmen Kl und Kl in einer in der Figur rin-ht dargestellten Weise an zwei Stromwandler an- 20 geschlossen, die vor bzw. hinter dem zu schützenden Oriit, beispielsweise einem Generator, angeordnet srad. Eine Mittenanzapfung der Primärwicklung wll <!,s Stromwandlers W1 ist in ebenfalls bekannter 'Aus- an eine Klemme K2> herangeführt, die mit der 1; pr.märwicklung iv21 eines weiteren Stromwandlers W 2 verbunden ist. Außerdem ist die Primärwicklung »■/21 des Stromwandlers Wl an eine Klemme KA herangeführt, die in bekannter Weise an die Verbindung der beiden vor und hinter dem zu schützenden Gerät liegenden Stromwandler angeschlossen ist. Der Stuimwandler W 2 bildet demzufolge den bei Differentialschutzanordnungen üblichen Differenzstrom-Vr'undler. Die Sekundärwicklung w 11 des Siromwv.ndlers 1^2 ist an Schaltungspunkte P3 und P4 des Graetz-Gleichrichters Gr 2 angeschlossen.The differential protection arrangement according to the invention contains, in a known manner, a circuit part ST, which has two rectifier arrangements GrI and Gr2 in a bridge circuit. Pie rectifier η arrangement GrI, like the other GleichridUeranardnung Gr 2 designed as Graetz circuit and with its connection points P1 and P2 to the secondary winding W 12 is connected a current transformer Wl, whose primary winding w 11 rnen to Termi- 15 Kl and Kl is introduced, The current transformer Wl forms the summation current transformer usual in differential protection circuits and is therefore connected with its terminals Kl and Kl in a manner shown in the figure to two current transformers, which are in front of or behind the oriit to be protected, for example one Generator, arranged srad. A center tap of the primary winding wll <!, s current transformer W 1 is brought up to a terminal K2> in a likewise known manner, which is denoted by 1; pr.märwicking iv21 of another current transformer W 2 is connected. In addition, the primary winding ½ of the current transformer Wl is brought up to a terminal KA , which is connected in a known manner to the connection of the two current transformers located in front of and behind the device to be protected. The step converter W 2 consequently forms the differential current converter customary in differential protection arrangements. The secondary winding w 11 of the Siromwv.ndlers 1 ^ 2 is connected to circuit points P3 and P4 of the Graetz rectifier Gr 2.
Die von Schaltungspunkten P 5 und P 6 des Graetz-Gieichrichters GrI gebildete Ausgangsdiagonale ist über eine Diode Dl und einen Widerstand R 1 mit einem Schaltungspunkt P 7 des anderen Graetz-Gleichrichters (ir 1 verbunden, der zusammen mit dem Schaltungspunkt "8 die Ausgangsdiagonale dieses G-aetz-Gleichrichters bildet. Zwischen den Schaltungspunkten P 6 und P 8 ist eine weitere Diode D1 angeordnet. Parallel /ur Ausgangsdiagonalen PS-P6 des Gleichrichters CrI ist ein Widerstand R1 geschaltet. Ein Schalfngspunkt P9 (gleichspannungsmäßig mit P 7 verbunden) des Schaltungsteiles .ST ist direkt nut einem Schaltungspunkt Sp einer Widerstandsanordnung WA. und ein Schaltungspunkt P10 (gleichspannungsmiillig mit P6 verbunden) ist unmittelbar mit der einen FUngargsklemme h 2 des Steuereinganges FA-I 2 eines Stromtriggers T verbunden. Dieser Stronitngger T cntliiilt /wei Transistoren 7 1 und Tl, deten ΐ nutter μ^ηοίιΐΜίηι an Mimispotential einer Bctriehsspannunpsquelle Vb angeschlossen sind.The output diagonal formed by circuit points P 5 and P 6 of the Graetz rectifier GrI is connected via a diode Dl and a resistor R 1 to a circuit point P 7 of the other Graetz rectifier (ir 1 , which together with circuit point "8 is the output diagonal of this A further diode D 1 is arranged between the circuit points P 6 and P 8. A resistor R1 is connected parallel to the output diagonals P S-P 6 of the rectifier CrI circuit portion .ST is directly nut a circuit point Sp of a resistor arrangement WA., and a circuit point P10 is (gleichspannungsmiillig connected to P6) immediately with a FUngargsklemme h 2 of the control input FA-I 2 of a current trigger T connected. This Stronitngger T cntliiilt / white transistors 7 1 and Tl, which ΐ nut μ ^ ηοίιΐΜίηι are connected to the mimic potential of a Bctriehsspannunpsquelle Vb .
ι ■ ■ . ' 'M '"'tinn r1<-r Basis des Trnn- ι ■ ■. '' M '"' tinn r1 <-r base of Trn-
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triggerT ohne ein Relais/! vorgenommen werden sollen, das Ilber einen Widerstand R ti mit dem Kollektor des Transistors T2 verbunden ist, Der Wider-Stand/? 6 bildet zusammen mit dem Relais/l den normalen Kollektorwiderstand für den Transistor TI, Eine dem Relais A parallelgeschaltete Diode P 4 wirkt als Löschdiode, Eine weitere Diode JO 5, die zwischen einer Ausgangsklemme KA1 der erPndungsgemäßen DjlTerentialschutzanordnung und dem Kollektor des Transistors T 2 angeordnet ist, schafft einen Ausgang für ein elektronisches Auslösesignal. Weitere Ausgangsklemmen KA1 und KA 3, die einen Stromkreis über einen Kontakt ei dts Relais A bilden, stellen einen üblichen Relaisausgang dar. Zwischen dem Emitter des Transistors Tl und seiner Basis ist eine weitere Diode D 6 vorgesehen, die die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors. vor unzulässig hohen Sperrspannungen schützt.trigger T without a relay /! should be made that Ilber a resistor R ti is connected to the collector of the transistor T2 , the resistance /? 6 together with the relay / l forms the normal collector resistance for the transistor TI, a diode P 4 connected in parallel to the relay A acts as a quenching diode, another diode JO 5, which is arranged between an output terminal KA1 of the inventive DjlTerentialschutzeinrichtung and the collector of the transistor T 2 creates an output for an electronic trigger signal. Further output terminals KA1 and KA 3, which form a circuit via a contact ei dts relay A , represent a usual relay output. Between the emitter of transistor Tl and its base, another diode D 6 is provided, which forms the base-emitter path of this Transistor. protects against impermissibly high reverse voltages.
Wie die Figur ferner erkennen läßt, ist die Steuereingangsklemme F. 1 des Stromtriggers T über die von zwei Widerständen it 7 und R 8 gebildete Widerstandsanordnung WA mit dem Abgriff B eines Potentiometers R 9 verbunden, das in Reihe mit weiteren Widerständen R 10 und R11 an liie Betriebsspan-, nung Ub angeschlossen ist; an dem Abgriff B wird eine Hilfsspannung Uh 1 (= U1) abgenommen.As the figure also shows, the control input terminal F. 1 of the current trigger T is connected via the resistor arrangement WA formed by two resistors it 7 and R 8 to the tap B of a potentiometer R 9, which is connected in series with further resistors R 10 and R 11 is connected to liie operating voltage, voltage Ub ; An auxiliary voltage Uh 1 (= U 1 ) is taken from tap B.
Der Schaltungspunkt Sp der Widerstandsanordnung WA ist über einen Kondensator C1 mit einem Schaltungspunkt Pll verbunden, der einen gemeinsamen Schaltungspunkt einer von einem Widerstand R12 und einer. Zenerdiode D 7 gebildeten Reihenschaltung darstellt. Die Reihenschaltung aus R12 und der Zenerdiode Dl ist ebenfalls an die Betriebsspannung Ob angeschlossen, so daß an dem Kondensator C1 eine durch die Zenerdiode D 7 stabilisierte Gleichspannung Ur liegt; die Zenerdiode D bildet eine stabilisierte Referenzspannungsquelle.The circuit point Sp of the resistor arrangement WA is connected via a capacitor C1 to a circuit point Pll, which has a common circuit point of a resistor R 12 and a. Zener diode D 7 represents formed series circuit. The series circuit of R 12 and the Zener diode Dl is also connected to the operating voltage Ob , so that a DC voltage Ur stabilized by the Zener diode D 7 is applied to the capacitor C1; the Zener diode D forms a stabilized reference voltage source.
Um ein Fehlauslösen der erfinaungsgemäßen Differcntialschutzanordnungbei einem raschen Absinken der Betriebsspannung Ub oder beim Abschalten dieser Spannung zu vermeiden, ist in Jer erfindungsgemäßen Differentialschutzanordnung eine Verriegelungsschaltung V vorgesehen, die einen Kondensator Cl zum Speichern der Spannung des stationären Zustandes enthält. Dioden D 8 und D 9 der Verriegelungsschaltung V sind Koppeldioden. Eine weitere Diode DlO schützt die Basis-Emttter-Strecke eines Transistors 7 3, der als elektronisches Schaltelement wirkt, vor unzulässig hohen Spannungen in Sperrichtung. Parallel zu dem Kondensator C2 und der Diode D 9 ist ein Widerstand R 13 angeordnet, über den der Basisstrom des Transistors 7 3 fließt. Lin ebenfalls im Basisstronkrcis des Transistors T2> liegender weiterer Widerstand R 14 bepren/t den F.ntladestrom des Kondensators C 2 bei einem Kurzsehlit(J der Spannimgsquelle Vb. In order to avoid false tripping of the differential protection arrangement according to the invention in the event of a rapid drop in the operating voltage Ub or when this voltage is switched off, a locking circuit V is provided in Jer differential protection arrangement according to the invention, which contains a capacitor Cl for storing the voltage of the steady state. Diodes D 8 and D 9 of the latch circuit V are coupling diodes. Another diode D10 protects the base-emttter path of a transistor 73, which acts as an electronic switching element, from impermissibly high voltages in the reverse direction. A resistor R 13 through which the base current of the transistor 7 3 flows is arranged in parallel with the capacitor C2 and the diode D 9. Lin also in the base current of the transistor T2> lying further resistor R 14 bepren / t the F.discharge current of the capacitor C 2 with a Kurzsehli t ( J of the voltage source Vb.
Bei einer dreίphasiμen Ausbildung lter erfindungsgemälien DitierentMlsehutzanordnum: sind an Schaltungspunkten P12 bis P15 sosvie an du gangsklemme El über Schaltungsgliedt ■ Ί Widerstandsanordnung WA und dem V i Cl entsprechen, weitere Stromtrigger ;n und mit weiteren Schaltungsteilen entspr Schaltungsteil ST verbunden, wobei eir Ende der Primärwicklung u· 21 des DiI' Wandlers W 2 verbundener Schaltungsru < entsprechenden Schaltungspunkten il Schaltungsteile verbunden ist.In a three-phase design according to the invention, DitierentMlsehutzanordnum: are connected to circuit points P12 to P15 and at the output terminal El via circuit elements ■ Ί resistor arrangement WA and V i Cl, further current triggers; n and with further circuit parts according to circuit part ST , with one end of the primary winding u · 21 of the DiI 'converter W 2 connected circuit ru <corresponding circuit points il circuit parts are connected.
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