DE2019937A1

DE2019937A1 - Einrichtung zum Schutz von in explosionsgefaehrdeten Raeumen befindlichen Verbrauchern und/oder Messwertgebern

Info

Publication number: DE2019937A1
Application number: DE19702019937
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr-Ing Bauer; Franz Marchevka
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR2086298A2; FR2086298B2; NL7103093A; GB1343838A; DE2019937B2

Description

2019Ö37

HARTMANN & BRAUN ' j?>ankfurt (Main), den 22.April 197ο AKTIENGESELLSCHAFT Grafstraße 97 Tu/Ro

Einrichtungzum Schutz von in explosiorisge- · fährdeten Räumen befindlichen Verbrauchern und/oder Meßwertgebern
Zusatz zu Patent.....(Patentanmeldung P 18 16 553.2')

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz von in explosionsgefährdeten Räumen befindlichen Verbrauchern und/oder Meßwertgebern nach Patent ..... (Patentanmeldung P l8 16 553.2), bei der zwischen dem im explosionsgefährdeten Raum befindlichen Schaltungselement, und dem außerhalb des. explosionsgefährdeten Raumes befindlichen und mit dem ersten über Leitungen verbundenen Schaltungselement eine aus Transistoren bestehende Strombegrenzungsschaltung und eine Peinsicherung angeordnet ist. Da die Schutzeinrichtung keinerlei Netzgeräte oder sonstige, die Schutzeinrichtung speisende Einrichtungen benötigt, kann sie einfach als passiver Vierpol an beliebiger Stelle in den Stromkreis eingeschaltet werden. Die Schutzeinrichtung weist darüber hinaus auch keine Speicher für elektrische oder magnetische Energie auf, so daß sie sowohl in explosionsgefährdeten als auch in nicht explosionsgefährdeten Räumen angebracht sein kann. Als,fertig geschaltetes Bauelement in Form etwa eines normgerechten Kästchens mit Eingangs- und Ausgangsklemmen kann die Schutzeinrichtung durch

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einfaches Auftrennen .der Leitungen überall dort Verwendet werden, wo die Möglichkeit einer Explosionsgefahr besteht. In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gegenstandes wird vorgeschlagen, daß zwei gleiche in Reihe geschaltete Strombegrenzungsschaltungen in einer Leitung angeordnet sind, daß die andere Leitung über zwei Paar antiparallel geschaltete Halbleiterdioden an Schutzerde angeschlossen ist und daß beide Leitungen über zwei parallel geschaltete Z-Dioden miteinander verbunden s ind.

Die neue Schutzeinrichtung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Schutzeinrichtung mit einer aus zwei Transistoren und zwei Widerständen bestehende Strombegrenzungsschaltung und

Figur 2 die antiparallel geschalteten Halbleiterdioden in Gleichrichterbrückenschaltung.

übereinstimmende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Figur 1 ist die neue Schutzeinrichtung durch die gestrichelte Umrandung kenntlich gemacht. Sie verbindet beispielsweise ein Netzgerät Io mit einem regelbaren Verbraucher 7* der sich

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im explosionsgefahrde.ten Raum befindet. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung im explosionsfreien Raum oder zusammen mit dem zu schützenden Verbraucher im explosionsgefährdeten Raum untergebracht sein.

Die gestrichelt umrandete Schutzschaltung besteht im Einzelnen aus zwei hintereinander geschalteten Strombegrenzungssehaltungen 14 und l4^f, die gleich aufgebaut und in dem einen, z.B. dem oberen Leitungszug 12 angeordnet sind. Sie begrenzen im Störungsfall den durch sie fließenden Strom, der vom Netzgerät Io zum Verbraucher 7 fließt, auf einen ungefährlichen Wert. Die beiden Leitungen 12 und IJ sind dann noch durch zwei parallel geschaltete Z-Diöden 5 und 5¹ miteinander verbunden. Vor den Z-Dioden in Richtung auf das Netzgerät ist noch Je eine Feinsicherung 11 bzw. Ii¹ angeordnet. Die untere Leitung 13 ist nach der Sicherung 11' durch zwei Paar antiparallel geschalteter Dioden 8 und 9 bzw. 8¹ und 9¹ bei mit Schutzerde verbunden. Ferner ist in die Leitung 1J5 in Richtung auf den Verbraucher 7 ein Schutzwiderstand 6 eingefügt. Alle Schaltungselemente mit Ausnahme des Widerstandes innerhalb der passiven Schutzschaltung sind aus Sicherheitsgründen doppelt vorhanden, damit bei Ausfall eines Schaltungselementes das andere dessen Aufgabe mitübernehmen kann und der geforderte Explosionsschutz bei Ausfall eines Bauelementes erhalten bleibt. ·

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Die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung ist folgende: Unzulässig hohe Spannungen zwischen den Klemmen 12 und IJ> werden durch die Z-Diode 5 bzw. 5' abgefangen. Die Sicherungen 11 und II¹ schützen die Z-Dioden dabei vor möglicherweise zu hohen Kurzschlußströmen und ermöglichen gleichzeitig die Verwendung preisgünstiger, handelsüblicher Dioden begrenzter Leistung.

Tritt im explosionsgefährdeten Raum am Verbraucher 7 ein Kurzschluß auf, so sorgt die Transistorschaltung 14 bzw. 14' ihrerseits für eine Strombegrenzung innerhalb vorgegebener Grenzen. Der Nutzstrom fließt bei den Transistorschaltungen Ik bzw. 14¹ über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 bzw. I¹ und den Emitterwiderstand J> bzw. 3^f> der beispielsweise einen Wert von 2o Ohm hat. Über einen Vorwiderstand 4 bzw. K^x von etwa 3 Kilo-Ohm wird der Basis des Transistors 1 bzw. 1^! ein so großer Steuerstrom zugeführt, daß dieser sich im leitenden Zustand befindet. Gleichzeitig wird der zweite Transistor 2 bzw. 2¹, dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors 1 bzw. 1' verbunden ist, im Sperrzustand gehalten, solange der über den Emitterwiderstand 3 bzw. 2^! fließende Nutzstrom einen vorgegebenen Wert nicht Übersteigt. Steigt der Nutzstrom jedoch infolge einer Störung über diesen Wert an, so wird der Spannungsabfall am Emitterwiderstand j5 bzw. 2¹ immer größer, so

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daß schließlich der .zweite Transistor 2 bzw. 2', der von diesem Spannungsabfall gesteuert wird, in den leitenden Zustand gelangt. Die Kollektorspannung des Transistors 2 bzw. 2¹J, die ja gleichzeitig die Bas is-Spannung von Transistor 1 bzw. 1^! ist, sinkt. Damit wird der Transistor 1 bzw» I¹ mehr und mehr gesperrt, so daß der Nutzstrom durch die gesamte Schaltung auf einen bestimmten, noch zulässigen Wert begrenzt wird. Die Transistorschaltung 14 bzw. 14' stellt im Begrenzungsfalle einen in sich geschlossenen Regelkreis dar, dessen" Stromaufnahme innerhalb eines gegebenen Spannungsbereiches konstant bleibt.

Die Leitung 15 ist nicht direkt sondern über die antiparallel geschalteten Dioden 8 und 9 bzw. 8' und 9* mit Schutzerde verbunden. Damit wird erreicht, daß nur dann eventuell auftretende Potentialausgleichströme fließen können, wenn die zwischen dem Verbraucher 7 und dem Netzgerät Io auftretenden Potentialunterschiede größer als die Flußspannung der Dioden, also bei Verwendung von Siliziumdioden etwa 7oo mV, sind. Der Schutzwiderstand 6 in der Leitung 13 sorgt zudem für eine Begrenzung der Ausgleichsströme auf einen ungefährlichen Wert.

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Für die vier Dioden .läßt sich vorteilhafterweise ein Brükkengleichrichter als geschlossene Baueinheit verwenden. Der Anschluß eines solchen Brückengleichrichters 16 in die Leitung 13 der Schutzschaltung zeigt Figur 2. Die Gleichstromanschlußklemmen (+, -) des Brüqkengleichriehters 16 werden mit Schutzerde 15' und seine Wechselstromanschlußklemmen mit der Leitung I^ verbunden.

Die Vorteile der neuen Schutzeinrichtung bestehen insbesondere darin,daß sie auch noch dann ihre volle Schutzwirkung beibehält, wenn durch einen Betriebsschaden im Verbraucher ein Schluß gegen Schutzerde auftritt.

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Claims

Patentansprüche

1./Einrichtung zum Schutz von in explosionsgefährdeten Räumen befindlichen-Verbrauchern und/oder Meßwertgegebern, bei der zwischen dem im explosionsgefährdeten Raum befindlichen Schaltungselement und dem außerhalb des explosionsgef ährdeten ftaames befindlichen und mit dem ersten über Leitungen verbundenen Schaltungselement eine aus Transistoren bestehende Strombegrenzungsschaltung und eine Peinsicherung angeordnet ist, nach Patent ..... (Patentanmeldung P 18 16 553.2), dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche in Reihe geschaltete Strombegrenzungssehaltungen (14, 14') in der einen Leitung (12) angeordnet sind, daß die andere Leitung (13) über zwei Paar antiparallel geschalteter Halbleiterdiode^8, 9j 8', 9¹) an Schutzerde angeschlossen ist und daß beide Leitungen (12, Ij5) über zwei parallel geschaltete Z-Dioden (5, 5") miteinander verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsschaltung aus einem ersten in Längsrichtung geschalteten Transistor {!', l\) besteht, über dessen Kollektor-Emitter-Strecke der Nutzstrom fließt, in dessen Emitterkreis ein Emitterwiderstand (3) liegt und dessen Basis über einen Vorwiderstand(4) mit einem Kollektor verbunden ist, sowie aus einem zweiten Transistor (2),

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der den Steuerstrom für den'ersten Transistor (1) liefert, wobei dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zum Emitterwiderstand (j5) liegt, seine Basis mit dem Emitter des ersten Transistors (l) und sein Kollektor mit der Basis des ersten Transistors verbunden 1st«

j5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die antiparallel geschalteten Halbleiterdioden'(8, 9; 8', 9') aus einem Brückengleichrichter (16) bestehen, dessen Gleichstromanschlußklemmen mit Schutzerde (15) verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, daß in die mit den Halbleiterdioden (8,9; 8', 9¹) verbundene Leitung (Ij5) ein Schutzwiderstand (6) eingefügt ist.

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