DE3035808A1 - DEVICE FOR PROTECTION AGAINST OVERVOLTAGE FOR NETWORKS - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTION AGAINST OVERVOLTAGE FOR NETWORKS

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DE3035808A1 DE19803035808 DE3035808A DE3035808A1 DE 3035808 A1 DE3035808 A1 DE 3035808A1 DE 19803035808 DE19803035808 DE 19803035808 DE 3035808 A DE3035808 A DE 3035808A DE 3035808 A1 DE3035808 A1 DE 3035808A1
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Description

Chr/Jä 1U.Ö.198OChr / Jä 1U.Ö.198O

Robert Bosch Gmbfi, TOOO StuttgartRobert Bosch GmbH, TOOO Stuttgart

Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen für Net zirerke _. Device for protection against overvoltages for net zirerke _.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus yon einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Lösung bekannt geworden, bei der der Ausgang der Spannungsq.uelle durch einen Thyristor kurzgeschlossen wird. Um das ■ Net zverk "wieder· in Betriebsbereit schaft zu setzen, wird die Schaltstrecke, des Thyristors durch eine von einem Relais gesteuerte Schaltbrücke kurzgeschlossen und der Thyristor damit gelöscht. Diese Lösung ist jedoch verhältnismäßig kompliziert und für den rauhen Betrieb im Kraftfahrtwesen nicht geeignet.The invention is based on a device according to the Genre of the main claim. A solution has already become known in which the output of the voltage source is short-circuited by a thyristor. In order to bring the network back to operational readiness set, the switching path of the thyristor is short-circuited by a switching bridge controlled by a relay and the thyristor is thus extinguished. These However, the solution is relatively complicated and not suitable for the rough operation in the automotive industry.

Vorteile der Erfindung ·Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den -Vorteil, daß der gewünschte Überspannungsschutz mit automatischer Fiederbereit schaft durch eine verhältnismäßig einfache elektronische Schaltung realisiert ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die" Wiederbereit—The device according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the desired overvoltage protection with automatic Preparedness for feathers through a proportionate simple electronic circuit is realized. as Another advantage is that the "re-ready"

9 9 · IqO * β 0 β (ο * O 9 9 IqO * β 0 β (ο * O

β . θ ο # β β ο β* β β ο ^ ρ β β eau«:β. θ ο # β β ο β * β β ο ^ ρ β β eau «:

schaftsseit der Schutzreinrichtung fast "Delie-big einstellbar "ist. Schließlich arbeitet die Einrichtung verschleißfrei .Almost "Delie-big" adjustable on the shaft side of the protective device "is. After all, the device works wear-free .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten "Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.Through the "measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements of the device specified in the main claim are possible.

Zeichnun'gDrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Ein Ausführungsbeispiel ist in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellt. Einem Stromerzeugersystem Str ist ein Brückengleichrichter Bg nachgeschaltet. Die Anschlüsse des Brückengleichrichters Bg führen zu einem Massean- ' Schluß M und zu einem Ausgangsanschluß B+ des Generatorsystems Gen. Das Generatorsystem Gen umfaßt weiter ein.en Erregergleichrichter Eg und eine Erregerwicklung Ev. Der Erregergleichrichter Eg und die Erregerwicklung Ew sind an den Anschluß D+ des Generators Gen angeschlossen. Das andere Ende der Erregerwicklung Ew liegt am Anschluß DF des Generators Gen. Dem Generator Gen ist in bekannter Spannungsregler Eeg nachgeschaltet, dessen zugehörige Anschlüss.e mit den Generatoranschlüssen M, DF, D+ verbunden sind. An den Ausgangsanschluß B+ des Generators Gen ist eine Fahrzeugbatterie Ba' anschließbar. Beim Betrieb der Anlage wird üblicherweise ein Fahrschalter Fs eingeschaltet, den ordnungsgemäßen Betrieb des Generators Gen und des Reglers Reg zeigt.eine Ladekontrollanzeige-An exemplary embodiment is shown in the single drawing figure. A power generating system is a Str Bridge rectifier Bg connected downstream. The connections of the bridge rectifier Bg lead to a ground connection Terminal M and to an output terminal B + of the generator system Gen. The generator system Gen further comprises ein.en Excitation rectifier Eg and an excitation winding Ev. The excitation rectifier Eg and the excitation winding Ew are connected to terminal D + of generator Gen. The other end of the excitation winding Ew is at the connection DF of the generator Gen. The generator Gen is connected downstream in a known voltage regulator Eeg, its associated connections are connected to the generator connections M, DF, D +. To the output terminal B + of the generator Gen a vehicle battery Ba 'can be connected. When the system is in operation, a drive switch Fs is usually switched on, shows the correct operation of the generator Gen and the regulator Reg.

lampe La an. ■ . * "lamp La on. ■. * "

An das System aus Generator. Gen und Regler Reg ist eine Überspannungs-Schutzeinrichtung Ueb angeschlossen, und 'zwar an die Anschlüsse M, D+ und -B+ des Generators Gen. Die Einrichtung Ueb enthält eine Reihenschaltung aus einem Thyristor Th pnd .einer Diode D2-, dabei liegt die Anode des Thyristors Th am Anschluß D+ und die Kathode der Diode D2 am Anschluß M..Am Verbindungspunkt zwischen der Kathode des Thyristors Th und der Anode der Diode D2 liegt das eine Ende -eines Widerstands R3, dessen anderes Ende an den Anschluß B+ angeschlossen ist. Über der Reihenschaltung aus dem Thyristor Th und der Diode D2 liegt ein Spannungsteiler mit den.ohmschen Widerständen R1 und R2. Zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände R1, R2 und dem Gitteranschluß des Thyristors Th liegt eine Zenerdiode D1, und zwar mit ihrer Anode am Gitteranschluß des Thyristors Th. Parallel zur Reihenschaltung aus dem Thyristor Th und der Diode D2 . liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Tr. Zwischen der Basis des Transistors Tr und seinem Emitter ist ein Kondensator C gelegt. Weiter enthält die Einrichtung' Ueb eine monöstabile Kippstufe MK.""-Diese monostabile Kippstufe. M-K wird vom Anschluß B+ des Generators Gen her mit Spannung versorgt. Der Steuereingang der monostabilen Kippstufe MK ist mit dem Gitteranschluß des Thyristors Th und ihr Ausgang mit dem Basisanschluß des Transistors Tr verbunden.To the system from the generator. Gen and regulator Reg is connected to an overvoltage protection device Ueb, and 'Although to the connections M, D + and -B + of the generator Gen. The device Ueb contains a series circuit a thyristor Th pnd .einer diode D2-, this is the The anode of the thyristor Th at the connection D + and the cathode of the diode D2 at the connection M..Am the connection point between the cathode of the thyristor Th and the anode of the diode D2 is one end of a resistor R3, the other End is connected to connector B +. Via the series connection of the thyristor Th and the diode D2 there is a voltage divider with the ohmic resistors R1 and R2. Between the junction of the two Resistors R1, R2 and the grid connection of the thyristor Th is a Zener diode D1, with its anode at the grid connection of the thyristor Th. Parallel to the series connection of the thyristor Th and the diode D2. is the collector-emitter path of a transistor Tr. Between the base of the transistor Tr and his A capacitor C is placed on the emitter. Next contains the device 'Ueb a monostable multivibrator MK. "" - This monostable multivibrator. M-K is connected to port B + of the generator Gen supplied with voltage. The control input of the monostable multivibrator MK is with the grid connection of the thyristor Th and its output connected to the base connection of the transistor Tr.

Mit Hilfe der· erfindungsgemäßen Überspannungs-Schutzeinrichtung Ueb wird die Batterieladeeinrichtung, mit dem Generator Gen und der Batterie Ba vor Überspannungen dadurch geschützt, daß im Störungsfall die Erregereinrichtung Ew, Eg des Generators Gen kurzgeschlossen "wird". 'With the aid of the overvoltage protection device Ueb according to the invention, the battery charging device, with the generator Gen and the battery Ba protected from overvoltages in that the exciter device Ew, Eg of the generator Gen "is" short-circuited. '

««Ο * *« β Q ta 0«« Ο * * «β Q ta 0

Nach dem Wegfall der Überspannung wird der Überspannungsschutz automatisch·wieder gelöscht.After the overvoltage has ceased, the overvoltage protection is activated automatically · deleted again.

Beim Auftreten einer Überspannung am Anschluß D+ oder am Anschluß B+ wird die Zenerdiode D] leitend und damit der Thyristor Th gezündet. Infolgedessen wird die Erregereinrichtung zwischen den Anschlüssen D+ und M des Generators Gen praktisch kurzgeschlossen. Damit wird der Generator Gen entregt. Beim Zünden des Thyristors Th gelangt gleichzeitig von der Anode der Zenerdiode Dl ein Spannungsimpuls zum Steuereingang der monostabilen Kippstufe MK. Am Ausgang der monostabilen Kippstufe MK wird nun ein rechteckiger Spannungsimpuls'-einstellbarer Dauer erzeugt. Mit Hilfe des Rechtecksparinungsimpulses wird der Kondensators C aufgeladen. Hat die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C nach einer bestimmten Zeit einen bestimmten Wert erreicht, wird der Transistor Tr - verzögert - eingeschaltet. Ist die Schaltstrecke des Transistors Tr leitend geworden, wird der Thyristor Th kurzgeschlossen und damit die Überspannungs-Schutzeinrichtung automatisc-h gelöscht. Eine sichere Löschung des Thyristors' Th. wird durch die Diode D2 erreicht,, weil durch sie die Kathode des Thyristors Th bei Stromfluß positiv vorgespannt ist. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, den Transistor Tr verzögert einzuschalten, -weil beim Kurzschluß des Generators Gen der Erregerstrom und damit der Ausgangsstrom des Generators Gen entsprechend der Zeitkonstanten des Erregerfeldes · abklingen. Efaoh einer entsprechend langen Zeit muß der Transistor Tr nur noch einen relativ kleinen Strom übernehmen. ; ·When an overvoltage occurs at terminal D + or at terminal B +, the Zener diode D] becomes conductive and thus the thyristor Th is ignited. As a result, the excitation device is practically short-circuited between the terminals D + and M of the generator Gen. This de-energizes the generator gene. When the thyristor Th is triggered, a voltage pulse from the anode of the Zener diode Dl reaches the control input of the monostable multivibrator MK. A rectangular voltage pulse of adjustable duration is now generated at the output of the monostable multivibrator MK. The capacitor C is charged with the aid of the square-wave saving pulse. If the voltage at the terminals of the capacitor C has reached a certain value after a certain time, the transistor Tr is switched on with a delay. If the switching path of the transistor Tr has become conductive, the thyristor Th is short-circuited and the overvoltage protection device is automatically deleted. A reliable extinction of the thyristor Th. Is achieved by the diode D2, because through it the cathode of the thyristor Th is positively biased when current flows. It has been found to be expedient to switch on the transistor Tr with a delay, because in the event of a short circuit in the generator Gen the excitation current and thus the output current of the generator Gen decay in accordance with the time constants of the excitation field. After a correspondingly long time, the transistor Tr only has to take on a relatively small current. ; ·

■ ,β'■, β '

Schließlich kippt die monostabile Kippschaltung- wieder zurück, dadurch wird der Transistor Tr "wieder nichtleitend und die Anlage ist wieder'betriebsbereit.Finally the monostable flip-flop switches again back, the transistor Tr "becomes non-conductive again and the system is ready for operation again.

. .Λ-Μί 'Λ·. .Λ-Μί 'Λ ·

Claims (1)

Chr/'Ja. 3 4.8. 1980Chr / 'Yes. 3 4.8. 1980 Robert Bo-sch GmbH, 7000 Stuttgart 1Robert Bo-sch GmbH, 7000 Stuttgart 1 AnsprücheExpectations M J Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen für elektrische Netzwerke mit einer steuerbaren Spannungsq.uelle , insbesondere einem -Drehstromgenerator mit einem Erregersystem, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:M J Device for protection against overvoltages for electrical networks with a controllable voltage source, in particular a three-phase generator with an excitation system, characterized by the following features: - Die Einrichtung (Ueb) enthält ein steuerbares bistabiles Schaltelement (ThO9 dessen.Innenwiderstand beim Anliegen einer einen vorbestimmten Wert überschreitenden 'Spannung auf .einen wesentlichen kleineren Wert abfällt,-- The device (Ueb) contains a controllable bistable switching element (ThO 9 whose internal resistance drops to a significantly lower value when a voltage that exceeds a predetermined value is applied, ~ parallel zur Schaltstreeke des bistabilen Elements (Th) liegt die Schaltstreeke eines steuerbaren Halbleiterschalters -(TrJ , ~ parallel to the switching path of the bistable element (Th) is the switching path of a controllable semiconductor switch - (TrJ, - parallel'zum Steuereingang des steuerbare Halbleiterschalters (TrJ liegt ein Energiespeicher (C),- parallel to the control input of the controllable semiconductor switch (TrJ is an energy store (C), - der Steuereingang des steuerbaren Halbleiter-Schalters- the control input of the controllable semiconductor switch (Er) ist mit,dem Ausgang einer monostabilen Kippschaltung (MK) verbunden,(He) is with, the output of a monostable multivibrator (MK) connected, - der Steuereingang der monostabilen Kippschaltung [VuZ) ist mit dem Steuereingang des steuerbaren bistabilen- The control input of the monostable multivibrator [VuZ) is connected to the control input of the controllable bistable Schaltelements (Th.) verbunden,Switching element (Th.) Connected, - der Steuereingang des bistabilen Sehaltelements (Th) steht mit dem Steuereingang der Einrichtung (Ueb) in Verbindung, ' ■- the control input of the bistable safety element (Th) is connected to the control input of the device (Ueb), '■ - der Steuereingang der Einrichtung (Ueb) ist an den Stromve-rsorgungsanschluß (D+) der Steuerungsvorrichtung (Sw3 Erg) und/oder an 'den AusgangsaÄschluS (B+) der Spannungsq.uelle (Gen) angeschlossen,- the control input of the device (Ueb) is connected to the power supply connection (D +) of the control device (Sw 3 Erg) and / or to the output connector (B +) of the voltage source (Gen), - der Ausgang der Einrichtung (Ueb) ist an den Stromversorgungsanschlu'ß (D+) der Steuerungsvorrichtung- The output of the device (Ueb) is connected to the power supply connection (D +) of the control device • (Ew, Erg) und/oder an den Ausgangsanschluß (B+) der Spannungsquelle (Gen) angeschlossen.• (Ew, Erg) and / or connected to the output connection (B +) of the voltage source (Gen). 2. Einrichtung nach·Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbares bistabiles Schaltelement (Th) ein Thyristor verwendet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that that a thyristor is used as a controllable bistable switching element (Th). 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbarer Halbleiter-Schalter (Tr) ein Transistor verwendet ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that a transistor is used as a controllable semiconductor switch (Tr). k.. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da— . durch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher (C) ein Kondensator verwendet isrt. - k .. Device according to one of claims 1 to 3, da—. characterized in that a capacitor is used as the energy store (C). - • C ···· · β β ♦• C ···· · β β ♦ 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 "bis h, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Thryistor (Th) an dessen Kathodenseite eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D2) lieg"t,'5. Device according to one of claims 2 "to h, characterized in that in series with the thyristor (Th) on the cathode side of a diode (D2) polarized in the forward direction lies" t, ' 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß zwischen der Kathode des■Thyristors (ThJ und dem Ausgangsanschluß (B+) des Generators (Gen) ein Widerstand (R3) liegt.6. Device according to claim 5, characterized. That between the cathode of the ■ thyristor (ThJ and the Output terminal (B +) of the generator (Gen) is a resistor (R3). Y. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein .spannungsteiler (R1, R2) an die Anode des Thyristors (Th) und die Kathode der Diode (D2) angeschlossen ist und zwischen1 dem Abgriff des Spannungsteils (R], R2) und dem Steueranschluß des Thyristors (Th) eine in Sperrichtung ' geschaltete Zenerdiode (Du) liegt.Y. Device according to claim 5 or 6, characterized in that a voltage divider (R1, R2) is connected to the anode of the thyristor (Th) and the cathode of the diode (D2) and between 1 the tap of the voltage part (R), R2) and the control connection of the thyristor (Th) is a reverse-biased Zener diode (Du).
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