DE2210863B2 - Sicherheits-regelschaltung - Google Patents
Sicherheits-regelschaltungInfo
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B9/02—Safety arrangements electric
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description
35
Die Erfindung betrifft eint Sicherheits-Regelschaltung
für Stromkreise mit einer vorbestimmten Belastungsgrenze, wobei die Speisegröße der Stromkreise
periodisch, insbesondere nicht sinusförmig, und die Eingangsgröße der Regelschaltung proportional der
Speisegröße der Stromkreise ist und mit der Eingangsgröße gespeiste, amplitudenabhängig schaltbare Aufladepfade
für einen an einer Belastung liegenden Kondensator vorgesehen sind.
Aus der französischen Patentschrift 14 40 545 ist eine Schaltung zur Begrenzung von Überspannungen bekannt,
wobei die Begrenzung durch eine Kapazität bewirkt wird und die von den Überspannungen
herrührende Energie in einem zu dieser Kapazität parallel geschalteten Widerstand in Wärme umgesetzt
wird. Diese Schaltung erlaubt es nicht, durch eine Regelung die Speisegröße der Elemente so zu
beeinflussen, daß eine vorbestimmte Belastungsgrenze dieser Elemente nicht überschritten wird und dadurch SS
eine Überlastung zuverlässig verhindert wird.
Aus der Zeitschrift »Technical Review«, Juli 1958, Nr. 3, S. 15 bis 17 ist eine Schaltung zur Bildung des
Effektivwerts mit amplitudenabhängig geschalteten Aufladepfaden für einen an einer Belastung liegenden
Kondensator bekannt. Die Belastung des Kondensators wird dabei in Hinsicht auf die Verwendung in einem
Meßgerät durch das Anzeigeinstrument selbst gebildet, so daß auch damit keine selbsttätige Regelung der
Speisegröße der Stromkreise erreicht werden kann.
Es ist ferner bekannt, in elektrischen Schaltungen Regelschaltungen vorzusehen, welche die Speisegröße
der Elemente id. h. den durch sie fließenden Strom oder die an ihnen liegende Spannung) auf einen vorbestimmten
Wert einregeln, der mit Rücksicht auf die zulässige Belastung dieser Bauelemente eingehalten werden muß.
Eine derartige Maßnahme ist vor allem bei Halbleiterbauelementen
als Überlastungsschutz häufig unabdingbar. Dazu wird bei den bekannten Regelschaltungen der
arithmetische Mittelwert der elektrischen Speisegröße entsprechend eingeregelt. Dabei besteht jedoch die
Gefahr des Auftretens von Überlastungen von Bauelementen, da die in Wärme umgesetzte Verlustleistung
und damit beispielsweise auch die in Halbleitern auftretende Verlustleistung stets vom arithmetischen
Mittelwert und vom Effektivwert des durch die Elemente fließenden Stroms abhängt und der Effektivwert einer periodisch veränderlichen Größe stets
größer oder wenigstens gleich dem arithmetischen Mittelwert dieser Größe ist
Ausgehend von dem in »Technical Review«, a. a. O,
vorgestellten Meßgerät, ist es Aufgabe der Erfindung, eine besonders einfach aufgebaute Sicherheits-Regelschaltung
zu schaffen, die Überlastungen der geschilderten Art, vor allem auch bei nicht sinusförmigen
Speisegrößen, sicher verhindert und die sich zur besonders wirtschaftlichen Herstellung in integrierter
Schaltungstechnik eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Belastung des Kondensators von dem Eingangswiderstand eines nachgeschalteten Regelverstärkers
gebildet ist und daß die Aufladepfade in Abhängigkeit vom Eingangswiderstand des Regelverstärkers
derart dimensioniert sind, daß von der Regelschaltung stets eine solche vorgegebene Funktion
der Speisegröße der Stromkreise eingehalten wird, daß die Belastungsgrenze dieser Stromkreise nicht überschritten
wird.
Die Aufladepfade sind in Abhängigkeit vom Eingangswiderstand des Regelverstärkers derart dimensioniert,
daß von der Regelschaltung stets der zulässige Effektivwert der Speisegröße der Stromkreise eingehalten
wird.
Der Eingangswiderstand des Regelverstärkers ist dabei gleichzeitig Belastungswiderstand des Kondensators,
der über amplitudenabhängig schaltbare Aufladepfade aufgeladen wird. Dieser Widerstand übt damit
eine Doppelfunktion aus, da er einerseits die periodische Entladung der Kapazität im Zusammenhang mit der
Bildung einer vorgegebenen Funktion der Speisegröße gewährleistet und andererseits gleichzeitig den Wert
der Regelverstärkung des Regelkreises festlegt.
Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Eingang der Aufladepfade
und dem Eingang des Regelverstärkers noch zusätzlich eine Zenerdiode geschaltet. Auf diese Weise kann
erreicht werden, daß auch sehr kurzzeitige Spitzen einen unmittelbaren Einfluß auf die Regelung ausüben
und damit sichergestellt ist, daß die zulässigen Grenzwerte von eventuell in den Stromkreisen
angeordneten Halbleiterelementen nicht überschritten werden und somit deren Zerstörung mit Sicherheit
vermieden wird.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschriebenen dieser zeigt
F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele für die bekannte Schaltung zur amplitudenabhängigen Aufladung
eines Kondensators und
Fig.3 und 4 zwei entsprechende Anwendungsbeispiele
der Schaltung gemäß der Erfindung.
Nach F i g. 1 wird eine periodische Eingangsgröße,
ff
die insbesondere auch nicht sinusförmig sein kann und im vorliegenden Falle von einer zeitabhängigen
Spannung in ^gebildet wird, einer Gleichrichterbrücke
C zugeführt, an deren Ausgang ein von den Widerständen Ri und /fc gebildeter Spannungsteiler
liegt Die außenliegenden Anschlüsse dieses Spannungsteilers sind über einen Widerstand Ak1 eine Diode Dv und
einen Speicherkondensator Ci verbunden, wobei die Diode Dv so gepolt ist daß sie vom Widerstand Rv in
Richtung des Speicherkondensatcrs G durchlässig ist
Der Mittelabgriff des Spannungsteilers R,, /fr ist über
eine weitere Diode Di mit der gleichen Seite des Speicherkondensators Ci verbunden, wie die Diode Dv.
Die beiden Dioden Dx und Dv sind gleichzeitig gepolt.
Dem Speicherkondensator ist ein Abschlußwiderstand Ra parallel geschaltet an dem die Ausgangsspannung
Ui abgreifbar ist die der gewünschten Funktion der Speisegröße, insbesondere etwa dem Effektivwert,
entspricht
Die beiden vom Spannungsteiler Ri, R2 zum Kondensator Ci führenden Aufladepfade 1, 2 werden,
wie sich ohne weiteres aus der Schaltung ergibt, beim Anwachsen der Spannung u\ (t) während einer Halbperiode
der Eingangswechselgröße nacheinander leitend und liefern damit in Abhängigkeit von der jeweiligen am
Spannungsteiler abgegriffenen Spannung verschiedene Beiträge zur Aufladung des Speicherkondensators Ci.
Die Schaltung nach Fig. t erbringt bereits eine gute
Approximation für eine gewünschte Funktion der Speisegröße, wenn die Dimensionierung der einzelnen
Schaltungselemente in entsprechender Weise gewählt wird.
Durch eine Erhöhung der Anzahl der Aufladepfade läßt sich eine praktisch beliebige Approximation der
gewünschten Funktion der Speisegröße erreichen. Dies ist in F i g. 2 beispielhaft dargestellt bei der durch den
zusätzlichen Autladepfad 3, gebildet aus dem Spannungsteiler /?3, Ra mit der Diode Di, eine feinere
Abstufung des Spannungsteilers gegenüber der in F i g. 1 dargestellten Schaltung erreicht wird.
F i g. 3 und 4 zeigen in dem gestrichelt umrandeten Teil 6 die entsprechenden bekannten Schaltungen von
F i g. 1 und 2, jedoch ohne den Abschlußwiderstand Ra. Die Funktion dieses Abschlußwiderstandes wird nunmehr
von dem Eingangswiderstand Rs der im gestrichelt umrandeten Teil 7 dargestellten Regelungsanordnung übernommen. Dazu ist der Kondensator Ci,
an dem die Spannung Lh auftritt einerseits mit der Ausgangsklemme Ki 'und anderenfalls über einen
Spannungsteiler Äs, Ri mit der Ausgangsklemme Ki
verbunden. Dem Regelverstärker 4 wird von einer Klemme 5 die Sollspannung Lh über einen Widerstand
Re zugeführt, der Mittelabgriff des Spannungsteilers Rs,
/?7 ist einerseits mit dem Eingang des Regelverstärkers 4
und andererseits über eine Zenerdiode Z mit dem Ausgang des Gleichrichters G verbunden.
Damit ergibt sich folgende Funktion der Schaltung: Die Spannung u\ (t) ist proportional der zu regelnden
Speisegröße, während die Spannung Lh einer bestimmten vorgegebenen Funktion dieser Speisegröße entspricht.
Gleichzeitig dient die Spannung Lh als Istwert der Regelung, der im Regelverstärker mit dem Sollwert
Lh verglichen wird. Die an den Ausgangsklemmen K\ und Ki des Regelverstärkers gebildete Spannung
beeinflußt — gegebenenfalls über ein weiteres Leistungsstellglied — in bekannter Weise die Speiseg.öße
i/i (0- Damit ist bei geeigneter Dimensionierung der
Aufladepfade sichergestellt, daß auch bei einem beliebigen zeitlichen Verlauf der Speisegröße die
Belastungsgrenze der gespeisten Stromkreise nicht überschritten wird.
Schließlich bewirkt die Anordnung der Zenerdiode Z oder eines Halbleiterbauelementes mit einer entsprechenden
Durchbruchkennlinie, daß auch sehr kurzzeitige Spitzen im Verlauf der Speisegröße u\ (t) einen
unmittelbaren Einfluß auf die Regelung ausüben, um zu verhindern, daß die zulässigen Grenzwerte der im
Regelkreis verwendeten Halbleiterschalter überschritten werden, was zu deren Zerstörung führen könnte.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Sicherheits-Regelschaltung für Stromkreise mit einer vorbestimmten Belastungsgrenze, wobei die
Speisegröße der Stromkreise periodisch, insbesondere nicht sinusförmig, und die Eingangsgröße der
Regelschaltung proportional der Speisegröße der Stromkreise ist und mit der Eingangsgröße gespeiste,
amplitudenabhängig schaltbare Aufladepfade für einen an einer Belastung liegenden Kondensator
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung des Kondensators (G) von dem
Eingangswiderstand eines nachgeschalteten Regelverstärkers (4) gebildet ist und daß die Aufladepiade
(Rv, Dv; R\, Ri, Di-, Ri, Ra, Di) in Abhängigkeit vom
Eingangswiderstand des Regelverstärkers (4) derart dimensioniert sind, daß von der Regelschaltung stets
eine solche vorgegebene Funktion der Speisegröße der Stromkreise eingehalten wird, daß die BeIastungsgrenze
dieser Stromkreise nicht überschritten wird.
2. Sicherheits-Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladepfade in
Abhängigkeit vom Eingangswiderstand des Regel-Verstärkers (4) derart dimensioniert sind, daß von
der Regelschaltung stets der zulässige Effektivwert der Speisegröße der Stromkreise eingehalten wird.
3. Sicherheits-Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Eingang der Aufladepfade und dem Eingang des Regelverstärkers (4) eine Zenerdiode ^geschaltet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722210863 DE2210863C3 (de) | 1972-03-07 | Sicherheits-Regelschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722210863 DE2210863C3 (de) | 1972-03-07 | Sicherheits-Regelschaltung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2210863A1 DE2210863A1 (de) | 1973-09-20 |
DE2210863B2 true DE2210863B2 (de) | 1976-01-15 |
DE2210863C3 DE2210863C3 (de) | 1976-08-26 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2210863A1 (de) | 1973-09-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |