DE3421259A1 - Einrichtung zur ueberwachung einer sicherung - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA WP 32 06 DE

Einrichtung zur Überwachung einer Sicherung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung mindestens einer jeweils einer Last vorgeschalteten Sicherung, die jeweils einem wechselstromgespeisten Gleichrichter mit parallelgeschaltetem RC-Glied nachgeschaltet ist, wobei auch nach dem Ansprechen der Sicherung eine die Last betreibende Spannung besteht.

Derartige Einrichtungen sind beispielsweise als drehstromgespeiste, thyristorbestückte Stromrichter zur Speisung batteriegepufferter Lasten handelsüblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherungsüberwachung bei Einrichtungen der eingangs genannten Art zu ermögliehen, wobei die Überwachung auch dann wirksam ist, wenn beispielsweise aufgrund nicht unterbrochener Zweige eines Stromrichters oder aufgrund einer Batteriepufferung eine Spannung an der Last auch nach Ansprechen der Sicherung vorliegt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zu jeder Sicherung eine Reihenschaltung eines Stromerfassungsgliedes und einer Diode geschaltet ist, deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung des zugehörigen Gleichrichters verläuft.

Bei der Erfindung wird dabei der Umstand ausgenutzt, daß parallel zum Gleichrichter, üblicherweise einem Thyristor, ein für beide Stromrichtungen durchlässiges RC-Glied vorgesehen ist, dessen Wechselstromwiderstand zwar in Bezug auf den Widerstand der zu speisenden Last relativ

Woe 2 Bih / 05.06.1984

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groß ist, jedoch wiederum so klein ist, daß ein bei angesprochener Sicherung aufgrund der lastseitigen Spannung verursachter Strom fließt, der ausreichend groß ist, um ein Stromerfassungsglied ansprechen zu lassen. 5

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerfassungsglieder mehrerer Reihenschaltungen jeweils zu einem gemeinsamen Stromerfassungsglied vereinigt sind. Für den Fall, daß jeder Sicherungsausfall und nicht erst ein mehrfacher Sicherungsausfall eine Wartung der Einrichtung erfordert, kann damit eine einfache Überwachung mit nur einem Stromerfassungsglied realisiert werden.

Wenn jedem Stromerfassungsglied jeweils ein Stützkondensator parallelgeschaltet ist, wird der durch das Stromerfassungsglied fließende pulsierende Strom geglättet, was zu einer einfacheren Ausbildung jedes Stromerfassungsgliedes führen kann.

Als Stromerfassungsglied kann jeweils ein Relais vorgesehen sein, wenn nicht allzu große Schaltgeschwindigkeiten der Uberwachtungseinrichtung verlangt werden. Andernfalls kann als Stromerfassungsglied jeweils der Sender eines Optokopplers dienen.

Um ein definiertes Ansprechverhalten der Überwachungseinrichtung zu realisieren, erweist es sich als vorteilhaft, daß einem Stromerfassungsglied jeweils eine Schwellwertstufe zugeschaltet ist. Als preiswerte Schwellwertstufe kann dabei jeweils eine Zenerdiode verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

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Dabei zeigen:

Fig. 1 einen dreipulsigen Gleichrichter, Fig. 2 einen sechspulsigen Gleichrichter in Brückenschaltung,

Fig. 3 eine Parallelschaltung mehrerer Gleichrichter und Fig. 4 eine universell einsetzbare Überwachungseinrichtung.

In der Darstellung gemäß Fig.l ist eine dreipulsige Gleichrichterschaltung gezeigt, bei der einem Transformator TRl, der primärseitig im Dreieck und sekundärseitig im Stern geschaltet ist, über Eingangsklemmen El bis E3 eine dreiphasige Wechselspannung eingeprägt wird. Jeder sekundärseitigen Phase ist als steuerbarer Gleichrichter jeweils ein Thyristor Tl, T2 bzw. T3 zugeordnet, dem jeweils wiederum eine Schmelzsicherung Fl,F2 bzw.F3 nachgeschaltet ist. Diese Sicherungen Fl bis F3 führen über ein Glättungsgliedjdas aus einer Längsinduktivität L und einem Querkondensator C besteht, an eine Batterie B bzw. an Ausgangsklemmen Al und A2. Über diese ist eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Last speisbar.

Jedem der Thyristoren Tl bis T3 ist als TSE-Beschaltung jeweils ein RC-Glied parallelgeschaltet. Dem Thyristor Tl ein RC-Glied, das aus einer Reihenschaltung eines Wider-Standes Rl und eines Kondensators Cl besteht, dem Thyristor T2 ein RC-Glied, das aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes R2 und eines Kondensators C2 besteht und dem Thyristor T3 ein RC-Glied, das aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes R3 und eines Kondensators C3 besteht, zugeordnet.

Neben der eigentlichen Gleichrichterschaltung, wie diese bisher beschrieben worden ist, ist ferner eine Sicherungsüberwachung Sl (gestrichelt angedeutet) vorgesehen, die primär aus einem Relais REl besteht, dessen einer Erregerwicklungsanschluß mit dem gemeinsamen Verbindungs-

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punkt der Sicherungen Fl bis F3 mit der Längsinduktivität L verbunden ist und dessen zweiter Anschluß an die Anoden von drei Dioden Dl bis D3 führt, deren Kathoden an den Verbindungspunkt jeweils eines der Thyristoren Tl bis T3 und dessen zugehöriger Sicherung Fl bis F3 geschaltet ist. Die Kathode der Diode Dl ist also mit der Kathode des Thyristors Tl verbunden, die Kathode der Diode D2 ist mit der Kathode des Thyristors T2 verbunden und die Kathode der Diode D3 ist mit der Kathode des Thyristors T3 verbunden. Parallel zum Relais REl ist ferner ein Kondensator ClO vorgesehen, auf dessen Funktion im folgenden noch eingegangen wir. Bei Erregung der Wicklung des Relais REl wird ein zugeordneter Schalter betätigt, wobei die Kontakte des Schalters an An-Schlüsse A3 und A4 führen, die mit einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Meldeeinrichtung verbunden sind, welche die Lage des Kontaktes des Relais REl anzeigt.

Sofern die Sicherungen Fl bis F3 bei störungsfreiem Betrieb nicht angesprochen haben, tritt nur ein äußerst geringer Spannungsabfall an den Sicherungen Fl bis F3 auf, der das Relais REl nicht ansprechen läßt. Wenn jedoch bei einer Störung eine der Sicherungen, z.B. die Sicherung Fl, anspricht, besteht während der positiven Phase der Wechselspannung eine Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen der Sicherung Fl, die durch den Wert der Batteriespannung bzw. der von den intakten Phasen eingeprägten Spannungen sowie der jeweiligen der Sicherung Fl zugeordneten Phase eingeprägten positiven Spannung gegeben ist. Diese Spannungsdifferenz ist relativ variabel, und wird deshalb zum Zweck der Sicherungsüberwachungs nicht herangezogen. Es wird wielmehr davon ausgegangen, daß am Verbindungspunkt der Induktivität L mit den Sicherungen Fl bis F3 auch beim Ansprechen der Sicherungen eine Spannung vorliegt. Diese

Spannung ist mindestens während der Zeit der negativen Halbwelle der den Thyristor Tl speisenden Spannung größer als eben diese speisende Spannung. Dieser Umstand wird von der Sicherungsüberwachung Sl ausgenutzt. Beim 5 o.a. Störungsfall führt dies dazu, daß über das Relais REl und die Diode Dl sowie über die TSE-Beschaltung aus den Widerständen Rl und Cl ein Strom fließt, der zum Ansprechen des Relais REl führt.

Sofern beim betrachteten Störungsfall das Ansprechen der Sicherung FEl dadurch verursacht worden sein könnte, daß der Thyristor Tl durchlegiert ist, muß durch Betrachtung der in diesem Fall maximal auftretenden Spannung am Relais REl sichergestellt werden, daß dieses nicht geschädigt wird. Eine Glättung der am Relais REl anstehenden Spannung kann durch den Stützkondensator ClO gewährleistet werden.

Ein Auslösen der Sicherungen F2 und F3 bewirkt jeweils einen das Relais REl zum Ansprechen bringenden Strom über die Dioden D2, den Widerstand R2 und den Kondensator C2 bzw. die Diode D3, den Kondensator C3 und den Widerstand R3 in entsprechender Weise wie beim eingangs angegebenen Ansprechen der Sicherung Fl.

In der Darstellung gemäß Fig.2 ist eine sechspulsige Brückenschaltung gezeigt, deren eine Brückenhälfte weitgehend der in Fig.l gezeigten dreipulsigen Brückenschaltung entspricht. Demgemäß sind gleiche Bauteile auch durch gleiche Bezugszeichen versinnbildlicht. Abweichend gegenüber der Einrichtung gemäß Fig.l ist dabei allerdings ein Transformator TR2 vorgesehen, der eingangsseitig und ausgangsseitig im Stern geschaltet ist. Als Sicherungsüberwachung ist eine Sicherungsüberwachung S2 (gestrichelt angedeutet) vorgesehen, die zur gemeinsamen Überwachung beider Brückenhälften dient.

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Die zweite Brückenhalfte beinhaltet Thyristoren T4, T5 und 16, wobei die Kathode des Thyristors T4 mit der Anode des Thyristors Tl, die Kathode des Thyristors T5 mit der Anode des Thyristors T2 und die Kathode des Thyristors 16 mit der Anode des Thyristors T3 verbunden ist. Auch die Thyristoren T4 bis 16 weisen, wie die Thyristoren Tl bis T3 jeweils eine TSE-Beschaltung auf, die jeweils aus einer Reihenschaltung eines Widerstands R4, R5 bzw. R6 mit einem zugehörigen Kondenstor C4, C5 bzw.

C6 besteht. Dem Thyristor T4 ist eine Sicherung F4, dem Thyristor T5 eine Sicherung F5 und dem Thyristor 16 eine Sicherung F6 nachgeschaltet. Die Sicherungen F4 bis F6 entsprechen in ihrer Ausführung der Sicherungen Fl bis F3. Die gemeinsamen Anschlüsse der Sicherungen Fl bis F3 bzw. F4 bis F6 stellen die beiden die Gleichspannung führenden Pole der Stromrichterschaltung dar, die wie durch Pfeile angedeutet, ebenso wie in Fig.l an eine Siebschaltung, eine Batterie und eine zugeordnete Last führen.

Zur Überwachung der Sicherungen F4 bis F6 beinhaltet die Sicherungsüberwachung S2 neben dem aus der Sicherungsüberwachung Sl bekannten Schaltungsteil einen weiteren Schaltungsteil, der aus einem Relais RE2 besteht, dessen erster Erregerwicklungsanschluß mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Sicherungen F4 bis Ψ6 verbunden ist und dessen zweiter Erregerwicklungsanschluß an die Kathoden von Dioden D4, D5 und Ό6 führt, deren Anoden an die Anoden der Thyristoren T4, T5 bzw. 16 führen. Dieser Schaltungsteil der Sicherungsüberwachung S2 entspricht damit dem in Fig.l geschilderten Sicherungsüberwachungsteil bis auf den Umstand, daß die Dioden D4 bis D6 nicht wie die Dioden Dl bis D3 mit ihren Anoden, sondern mit ihren Kathoden an das zugehörige Relais, in diesem Fall das Relais RE2 geschaltet sind. Dies erfolgt deshalb, weil auch die Durchlaßrichtung dieser Dioden entgegengesetzt

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zur Durchlaßrichtung der zugehörigen Thyristoren T4 bis 16 zu wählen ist. Das Relais RE2 ist entsprechend dem Relais REl ebenfalls mit einem Stützkondensator, in diesem Fall dem Stützkondensator CIl, überbrückt. Die Kontakte der Relais REl und RE2 sind in einer ODER Verknüpfung mit den Ausgangsklemmen A3 und AA verbunden, die an eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Meldeeinrichtung führen.

In der Darstellung gemäß Fig.3 ist gezeigt, wie das Ansprechen von Sicherungen F7, F8 bzw. F9 im jeweiligen Zweig von parallel an eine Wicklung eines Transformators TR3 (nur andeutungsweise gezeigt) angeschlossenen Thyristoren T7, T8 bzw. T9 überwachbar ist.

Den Thyristoren T7 bis T9 ist ebenso wie den bisher beschriebenen Thyristoren Tl bis T6 jeweils eine TSE-Beschaltung zugeordnet, die dabei aus jeweils einer Reihenschaltung eines Widerstandes R7, R8 bzw. R9 mit einem Kondensatore C7, C8 bzw. C9 besteht. Die vom gemeinsamen Anschluß der Sicherungen F7 bis F9 gespeiste Einrichtung kann ebenso wie die von den Sicherungen Fl bis F3 gespeiste Schaltung ausgestaltet sein. Dementsprechend ist der weitere Schaltungsabschluß nur durch Pfeile angedeutet.

Die Sicherungsüberwachung S3 (gestrichelt angedeutet) für die Sicherungen F7 bis F9 entspricht weitgehend der Sicherungsüberwachung Sl gemäß Fig.l. Dabei ist aller dings anstelle der Dioden Dl bis D3 eine Anordnung von entsprechenden Dioden D7 bis D9 getroffen. Für den Kondensator ClO ist ein entsprechender Kondensator C12 gewählt. Für das Relais REl ist jedoch eine Reihenschaltung eines Widerstandes RIO, des Senders, z.B. einer Leuchtdiode,eines Optokopplers 01 sowie einer als Schwellwertstufe vorgesehenen Zenerdiode Zl vorgesehen.

Als Empfänger des Optokopplers Ol (gestrichelt dargestellt) dient ein lichtempfindlicher Transistor, dessen Ausgänge an Anschlüsse A3 und A4 führen, die mit einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Meldeeinrichtung verbindbar sind.

Der Optokoppler 01 weist gegenüber dem Relais REl den Vorteil auf, daß er ein schnelleres Ansprechverhalten besitzt. Der Widerstand RIO dient zur Begrenzung des im Ansprechfall einer Sicherung fließenden Stromes durch den Optokoppler 01. Mit Hilfe der Zenerdiode Zl kann dabei sichergestellt werden, daß der Optokoppler 01 erst oberhalb eines bestimmten Schwellwertes anspricht.

In der Darstellung gemäß Fig.4 ist eine Sicherungsüberwachung gezeigt, die für sämtliche in den Figuren 1 bis 3 geschilderten Anwendungsfälle einsetzbar wäre. Die dargestellte Sicherungsüberwachung weist dazu Klemmen Kl bis K16 auf, die jeweils bedarfsweise zu beschalten sind.

Sofern Sicherungen zu überwachen sind, die an Kathoden von Gleichrichtern, Z.B.Thyristoren, geführt sind, werden die mit den Klemmen K2 bis K7 verbundenen Dioden DlO bis D15 wirksamgesetzt, deren Anoden an ein Stromerfassungsglied - je nach Bestückung der Sicherungsüberwachung - also beispielsweise an einen ersten Anschluß einer Erregerwicklung eines Relais RE3 führen, wobei der zweite Anschluß der Erregerwicklung des Relais RE3 an eine Klemme K8 führt, die mit den lastseitigen Pol der zu überwachenden Sicherung zu verbindbar ist. Alternativ ist als Stromerfassungsglied ein Optokoppler 02 vorgesehen, in dessen Senderzweig ein Widerstand RIl sowie eine Zenerdiode Z2 vorgesehen sind. Beide Stromerfassungsglieder können jeweils mit einem Stützkondensator C13 versehen sein.

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Sofern Sicherungen zu überwachen sind, die mit Anoden von Gleichrichtern, z.B. Thyristoren, versehen sind,
werden die Klemmen K9 bis K14 für Dioden D16 bis D21
gleichrichterseitig und die Klemmen Kl lastseitig der zu überwachenden Sicherung zugeschalten. Das Meldesignal der Sicherungsüberwachung kann dabei in jedem Fall als Sammelsignal über die Klemmen K15 und K16 an eine der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Meldeeinrichtung weitergeleitet werden.

7 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   3421259 VPA MP 3 2 06 DE

   'Einrichtung zur Überwachung mindestens einer jeweils einer Last vorgeschalteten Sicherung, die jeweils einem wechselstromgespeisten Gleichrichter mit parallelgeschalteten RC-Glied nachgeschaltet ist, wobei auch nach dem Ansprechen der Sicherung eine die Last betreibende Spannung besteht, dadurch gekenn zeichnet , daß parallel zu jeder Sicherung (Fl bis F9) eine Reihenschaltung eines Stromerfassungsgliedes (REl, RE2, RE3, 01, 02) und einer Diode (Dl bis D21) geschaltet ist, deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung des zugehörigen Gleichrichters (Tl bis T9) verläuft.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge· kennzeichnet , daß die Stromerfassungsglieder mehrerer Reihenschaltungen jeweils zu einem gemeinsamen Stromerfassungsglied (REl, RE2, RE3, 01, 02) vereinigt sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Stromerfassungsglied (REl, RE2, RE3, 01, 02) jeweils ein Stützkondensator (ClO, CIl, C12, C13) parallel geschaltet ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Stromerfassungsglied jeweils ein Relais (REl, RE2, RE3) vorgesehen ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß' als ein Stromerfassungsglied jeweils der Sender eines Optokopplers (01, 02) vorgesehen ist.

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6. 6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Stromerfassungsglied (01, 02) jeweils eine Schwellwertstufe (Zl, Z2) zugeschaltet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Schwellwertstufe jeweils eine Zenerdiode (Zl, Z2) vorgesehen ist.