DE2019937A1 - Einrichtung zum Schutz von in explosionsgefaehrdeten Raeumen befindlichen Verbrauchern und/oder Messwertgebern - Google Patents
Einrichtung zum Schutz von in explosionsgefaehrdeten Raeumen befindlichen Verbrauchern und/oder MesswertgebernInfo
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- DE2019937A1 DE2019937A1 DE19702019937 DE2019937A DE2019937A1 DE 2019937 A1 DE2019937 A1 DE 2019937A1 DE 19702019937 DE19702019937 DE 19702019937 DE 2019937 A DE2019937 A DE 2019937A DE 2019937 A1 DE2019937 A1 DE 2019937A1
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/008—Intrinsically safe circuits
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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')
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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ORiGfNALiNSPECTED
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 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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. ORSGlNAL INSPECTED
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 l4f, 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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ORIGINAL
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. 3f> der beispielsweise einen Wert von 2o Ohm hat. Über einen Vorwiderstand
4 bzw. Kx 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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ORIGINAL INSPECTED
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 (1)
- Patentansprüche1./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),109 84 5 /:09 1 9der 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.109845/0919
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