DE1140273B - Dependent overcurrent protection, especially for semiconductor rectifiers - Google Patents
Dependent overcurrent protection, especially for semiconductor rectifiersInfo
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Description
Abhängiger überstromschutz, insbesondere für Halbleitergleichrichter Die Erfindung betrifft einen abhängigen Überstromschutz mit möglichst weitgehend beeinflußbarer Kennlinie. Ein solcher Schutz wird meistens vom Strom abhängig gemacht und soll bei kleinen Überströmen mit großer Zeit, bei großen Überströmen mit kleiner Zeit auslösen.Dependent overcurrent protection, especially for semiconductor rectifiers The invention relates to a dependent overcurrent protection with as far as possible controllable characteristic. Such protection is usually made dependent on the current and should with small overcurrents with a long time, with large overcurrents with smaller Trigger time.
Solche Schutzsysteme sind seit langem bekannt. Die gewünschte Stromabhängigkeit wird bisher durch verschiedene Mittel erhalten. Man kann thermische Elemente verwenden, welche durch den Strom schneller oder langsamer aufgeheizt werden. Man kann auch magnetische Relais verwenden, bei denen besondere Dämpfungsglieder vorgesehen sind, welche je nach der Anzugskraft stärker oder schwächer wirken. Bei allen diesen Relais ist die Beeinflussung der Kennlinie beschränkt.Such protection systems have been known for a long time. The desired current dependency is so far obtained by various means. You can use thermal elements which are heated up faster or slower by the current. One can also use magnetic relays with special attenuators, which work stronger or weaker depending on the tightening force. With all of these relays the influence on the characteristic is limited.
Man kann zwar durch thermische Speicherglieder die Kennlinie verändern, aber man erreicht bei thermischen Relais im allgemeinen keine sehr kurzen Zeiten, welche bei hohen Überströmen notwendig sind. Bei magnetischen Relais wiederum ist bei geringen Überströmen die Auslösezeit oft nicht hoch genug.It is true that the characteristic curve can be changed using thermal storage elements, but one generally does not achieve very short times with thermal relays, which are necessary for high overcurrents. In the case of magnetic relays, on the other hand, is in the case of low overcurrents, the tripping time is often not high enough.
Man hat auch mit Hilfe von Elektronenröhren abhängige Relais bereits hergestellt. Bei diesen wird die Spannung über ein Verzögerungsglied (RC-Glied) an das Gitter einer Röhre herangebracht. Je nach der Höhe der Spannung ist die Dauer bis zum Ansprechen der Röhre verschieden groß. Diese Spannung kann auch vom Strom hergeleitet werden, indem der Strom über einen Widerstand in eine stromproportionale Spannung umgewandelt wird. Man kann auch innerhalb einer Halbwelle verschiedene Zeiten für das Ansprechen einer Röhre erreichen, weil bei hohen Spannungen die Halbwelle rascher auf einen bestimmten Ansprechwert kommt als bei kleineren Spannungen. Diese Maßnahmen sind aber alle nicht geeignet, um zugleich bei kleineren Spannungen lange und bei größeren Spannungen sehr kurze Zeiten zu erreichen.Relays that are dependent on electron tubes are already available manufactured. With these, the voltage is controlled via a delay element (RC element) brought up to the grid of a tube. The duration depends on the level of tension different sizes until the tube responds. This voltage can also come from electricity can be derived by dividing the current through a resistor into a current proportional Voltage is converted. You can also use different ones within a half-wave Achieve times for a tube to respond because the half-wave at high voltages reaches a certain response value more quickly than with lower voltages. These However, all measures are not suitable for long at the same time with smaller tensions and to achieve very short times for higher voltages.
Die Anforderungen an solche Schutzrelais sind heute stärker gewachsen. Bei Halbleitergleichrichtern beispielsweise müssen bei hohen Überströmen die Zeiten außerordentlich kurz sein, während geringe Überlastungen oft noch tragbar sind.The requirements for such protective relays have grown more rapidly today. In the case of semiconductor rectifiers, for example, when there are high overcurrents, the times extremely short, while light overloads are often still acceptable.
Die gemeinsame Forderung langer Zeiten bei kleinen Überströmen und sehr kurze Zeiten bei sehr großen Überströmen konnte mit den bisherigen Ausführungen nicht erhalten werden, insbesondere war es nicht möglich, mit einfachen Mitteln, wie beispielsweise veränderlichen Widerständen, die Kennlinie der Relais zu beeinflussen.The common requirement for long times with small overcurrents and very short times with very large overcurrents could be achieved with the previous versions not be obtained, in particular it was not possible with simple means, such as variable resistances to influence the characteristics of the relays.
Es sind nun für die Zeitmessung bereits Zählröhren bekanntgeworden, welche mehrere Zählkathoden besitzen, die kurz hintereinander gezündet werden und deren Zündzeit durch die Frequenzfolge von Impulsen bestimmt wird. Solche Zählröhren kann man dekadisch aneinandersetzen, indem durch die Zündung der letzten Kathode eine neue Röhre gezündet wird, welche dann mit zehnfach höherer Zeit abläuft. Diese Zählröhren besitzen besonders angepaßte Kathodenwiderstände, diese sind für sämtliche Zündkathoden von gleicher Größe.Counting tubes have already become known for time measurement, which have several counting cathodes that are ignited in quick succession and whose ignition time is determined by the frequency sequence of pulses. Such counter tubes can be tackled decadically by igniting the last cathode a new tube is ignited, which then expires ten times longer. These Counting tubes have specially adapted cathode resistances, these are for everyone Ignition cathodes of the same size.
Erfindungsgemäß wird nun ein abhängiger überstromschutz unter Verwendung mindestens einer Zählröhre mit mehreren Kathoden, welche durch die Frequenz einer pulsierenden Gleichspannung nacheinander gezündet werden, und, unter Verwendung von Stromwandlern, die durch einen Widerstand belastet sind, in welchem sich eine stromproportionale Spannung ausbildet, und mit einer Relaiseinrichtung, die eine Betätigung auslöst, vorgeschlagen, daß an den Kathodenwiderständen in der Reihenfolge der Zählkathoden jeweils verschiedene Anzapfpunkte vorgesehen sind und daß deren Potentiale nach einer vorgeschriebenen Kurve verschieden und mit dem Potential in dem Wandlerwiderstand durch die Relaiseinrichtung verglichen werden, derart, daß von einer bestimmten Stromstärke an die Relaiseinrichtung auslöst.According to the invention, a dependent overcurrent protection is now used at least one counter tube with several cathodes, which by the frequency of a pulsating DC voltage are ignited one after the other, and, using of current transformers that are loaded by a resistor in which a Forms current proportional voltage, and with a relay device that a Actuation triggers, suggested that on the cathode resistors in the order the counting cathodes each have different tapping points and that their Potentials different according to a prescribed curve and with the potential in the converter resistance are compared by the relay device, such that triggers from a certain current intensity to the relay device.
Hierdurch wird eine stromabhängige Messung ermöglicht, da die Stromhöhe je nach der Stellung der Zählröhre verschieden ist. Benutzt man zwei hintereinanderliegende Zählröhren, so läuft die zweite Zählröhre mit der zehnfachen Zeit ab und verflacht dadurch die Kennlinie bei'langen überlastzeiten.This enables a current-dependent measurement, since the current level is different depending on the position of the counter tube. If you use two one behind the other Counting tubes, so the second tube counts down with ten times the time and thereby flattens the Characteristic curve for long overload times.
Die Fig. 1 und 2 beschreiben Beispiele der Anordnungen. Die Fig. 3 zeigt die mit diesen Anordnungen erreichte Kennlinie. In der Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Zählröhren bezeichnet. Der überstrom wird aus einem nicht gezeichneten Wandler über den Widerstand 3 als Spannung -gewonnen. Bei Wechselstrom muß diese Spannung noch gleichgerichtet werden.Figs. 1 and 2 describe examples of the arrangements. Fig. 3 shows the characteristic curve achieved with these arrangements. In Fig. 1 are 1 and 2 labeled two counting tubes. The overcurrent comes from a converter (not shown) Acquired via the resistor 3 as a voltage. In the case of alternating current, this voltage must still to be rectified.
Die Auslöseinrichtungen, von denen drei gezeichnet sind, sind mit 4, 5 und 6 bezeichnet. Hierbei kann beispielsweise die Auslöseinrichtung 4 auf einen Kurzschließer, 5 auf einen Ausschalter und 6 auf die Regelung einwirken. Bei sehr hohen Strömen muß die Auslöseinrichtung 4 betätigt werden, und zwar mit möglichst kurzer Zeit. Bei mittleren Überströmen genügt es, einen Schalter, beispielsweise den Gleichstromschalter, bei Gleichrichteranlagen auszuschalten, bei nur geringen Überströmen ist eine Abschaltung nicht erforderlich, es braucht nur durch die Regelung der Strom verkleinert zu werden. 7 ist die Betätigungseinrichtung für die Zählröhren, dort wird eine Wechselspannung durch Gleichrichtung in Impulse von 100 Hz erzeugt, die zweite Zählröhre zählt dann mit der Frequenz 10 Hz, da sie erst nach jedem Durchlaufen der ersten Zählröhre weitergeschaltet wird. Weitere Zählröhren können noch angeschlossen werden, welche dann wiederum mit dem zehnten Teil, also mit 1 Hz zählen. Die Kathodenwiderstände 9 bis 34 für die Zählkathode sind als Spannungsteiler dargestellt. Sie besitzen Anzapfpunkte, welche mit einer Auslöseinrichtung über Dioden 35 bis 47 verbunden sind. Außerdem sind noch Relais 48 und 49 vorgesehen, deren Bedeutung bei der Beschreibung der Wirkungsweise näher dargelegt wird.The tripping devices, three of which are drawn, are marked with 4, 5 and 6. Here, for example, the triggering device 4 on a Short circuiter, 5 act on a circuit breaker and 6 on the control. With very high currents, the triggering device 4 must be actuated, with as much as possible short time. In the case of medium overcurrents, it is sufficient to use a switch, for example turn off the DC switch in rectifier systems, with only low Overcurrent, a shutdown is not required, it is only required by the control the stream getting downsized. 7 is the actuation device for the counting tubes, there an alternating voltage is generated by rectification in pulses of 100 Hz, the second counter tube then counts with a frequency of 10 Hz, since it only counts after each cycle the first counter tube is switched. Further counting tubes can still be connected which in turn count with the tenth part, i.e. with 1 Hz. The cathode resistors 9 to 34 for the counting cathode are shown as voltage dividers. You own Tapping points, which are connected to a triggering device via diodes 35 to 47 are. In addition, relays 48 and 49 are also provided, their meaning in the description the mode of operation is explained in more detail.
50 ist ein Schalter, welcher den Anwurf der Gesamteinrichtung andeuten soll. Die Auslöseinrichtungen 4 bis 6 bestehen aus den Transistoren 51 bis 53 und den Relais 54 bis 56.50 is a switch which indicates that the entire device is being started target. The tripping devices 4 to 6 consist of the transistors 51 to 53 and the relays 54 to 56.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende: Tritt ein überstrom auf, so wird durch eine nicht gezeichnete Anregeeinrichtung der Schalter 50 geschlossen, hierdurch wird Anodenspannung über die Gleichstromschiene P an die Anoden 57 und 58 der Zählröhren 1 und 2 gelegt. über die Impulseinrichtung 7 gelangt eine Impulsfrequenz von beispielsweise 100 Hz an die Hilfskathode 59 der Röhre 1. Zunächst brennt die Zählkathode 0 jeder Röhre. Die 0-Kathode kann durch die Kondensatoren 61 und 62 sofort zünden, hierdurch erhalten die Relais 48 und 49, welche in der Regel durch trägheitslose elektronische Glieder ersetzt werden, Spannung und schließen ihren Kontakt, dadurch wird die Sammelleitung 63 mit der Diode 65 verbunden und die Sammelleitung 64 mit der Diode 66.The mode of operation of the arrangement is as follows: If an overcurrent occurs on, the switch 50 is closed by an excitation device (not shown), this is anode voltage across the DC bus P to the anodes 57 and 58 of the counting tubes 1 and 2 are placed. A pulse frequency passes through the pulse device 7 of, for example, 100 Hz to the auxiliary cathode 59 of the tube 1. First, the burns Counting cathode 0 of each tube. The 0-cathode can through the capacitors 61 and 62 ignite immediately, this gives the relays 48 and 49, which are usually through Inertia electronic members are replaced, tension and close their Contact, thereby connecting the bus 63 to the diode 65 and the bus 64 with the diode 66.
Ferner entsteht durch den Überstrom eine bestimmte Spannung U, an der Emitterseite der Transistoren 51 bis 53. Diese Spannung ist durch die Höhe des Überstromes bestimmt. An der Sammelleitung 63 liegt die Spannung U,. Diese wird durch die Spannungsteiler an den Zählkathoden festgelegt. Solange U, kleiner als Uz ist, fließt ein Basisstrom über den Transistor 51, und das Relais 54 bleibt angezogen, es löst dann noch nicht aus; erst wenn U2 kleiner als Uo wird, fällt das Relais 54 ab und betätigt beispielsweise einen Kurzschließer.Furthermore, the overcurrent creates a certain voltage U, an the emitter side of the transistors 51 to 53. This voltage is determined by the level of the Overcurrent determined. The voltage U i is applied to the bus 63. This will determined by the voltage divider on the counting cathodes. As long as U, less than Uz, a base current flows through the transistor 51, and the relay 54 remains attracted, then it does not yet trigger; only when U2 is less than Uo does the relay drop 54 and actuates, for example, a short-circuiter.
Die Zählröhre wird nun im Takte von i/loo s von der Kathode 0 bis- -IX weitergeleitet, dadurch werden hintereinander die Spannungsteiler 10, 23 sowie 11, 24 usw. eingeschaltet. Die Summe der Widerstände der Spannungsteiler ist gleich, aber die Anzapfpunkte zwischen den beiden Teilwiderständen sind so angeordnet, daß die Spannung U., mit jedem Zählimpuls kleiner wird; wenn nun während dieser Zeit U2 kleiner als U, wird, so kann das Relais 54 abfallen und der Kurzschließer betätigt werden, ist aber zum Beispiel an der Zündkathode IV die Spannung U2 noch größer als U., so tritt folgendes ein: Bei der Zündkathode IV wird der Anzapfpunkt zwischen dem Spannungsteiler 13, 26 an die Sammelleitung 64 über die Diode 39 gegeben. Diese Sammelleitung ist über die Diode 66 an den Transistor 52 angeschaltet. Die Spannung am Transistor 51 wird von diesem Zeitpunkt an konstant gehalten durch den zusätzlichen Spannungsteiler 67, 68; dafür ändert sich nunmehr die Spannung U3 an der Basis des Transistors 52 in der Impulsfolge von der Zündkathode IV bis IX.The counter tube is now in a cycle of i / loo s from the cathode 0 to- -IX forwarded, thereby successively the voltage dividers 10, 23 and 11, 24 etc. switched on. The sum of the resistances of the voltage dividers is equal to but the tapping points between the two partial resistors are arranged so that the voltage U., decreases with each counting pulse; if now during this time If U2 is smaller than U, the relay 54 can drop out and the short-circuiter is actuated but the voltage U2 at the ignition cathode IV is even greater as U., the following occurs: In the case of ignition cathode IV, the tapping point is between the voltage divider 13, 26 given to the bus 64 via the diode 39. These The bus is connected to transistor 52 via diode 66. The voltage at transistor 51 is kept constant from this point on by the additional Voltage dividers 67, 68; but now the voltage U3 changes at the base of the Transistor 52 in the pulse train from the ignition cathode IV to IX.
Dieser Spannungsteiler ist auch dann wirksam, wenn der Schalter 50 nicht geschlossen hat oder wenn die zugehörige Starkstromanlage ausgeschaltet ist; auch dann wird verhindert, daß das Relais 54 abfällt; das gleiche gilt für den Spannungsteiler 71, 72 und 75, 76.This voltage divider is also effective when the switch 50 has not closed or if the associated high voltage system is switched off; even then the relay 54 is prevented from dropping out; the same goes for the voltage divider 71, 72 and 75, 76.
Ist während dieser Zeit die Spannung kleiner geworden als U., so würde das Relais 55 abschalten und irgendeinen Schalter betätigen, ist dies nicht der Fall, so wird nunmehr auf die andere Zählröhre 2 übergeschaltet. Dies geschieht dadurch, daß die Zündkathode IX der Röhre 1 über einen Widerstand mit der Hilfskathode 60 der Röhre 2 verbunden ist, damit beginnt die Röhre 2 zu zählen, und zwar zählt sie jedesmal, wenn ein Impuls an die Hilfskathode 60 gelangt, also wenn die Röhre 1 durchgezählt hat.If during this time the voltage has become less than U., then would turn off the relay 55 and operate any switch, this is not the one If so, the other counter tube 2 is now switched over. this happens in that the ignition cathode IX of the tube 1 via a resistor to the auxiliary cathode 60 of the tube 2 is connected, so that the tube 2 begins to count, namely counts it every time a pulse reaches the auxiliary cathode 60, that is, when the tube 1 has counted.
Da der Schalter des Relais 49 geschlossen ist, wird die Spannung an der Basis des Transistors 52 je im Rhythmus der Zählröhre 2 weiter herabgesetzt. Dies geht, bis die Zündkathode II der Röhre 2 gezündet hat, dann verbindet die Sammelleitung 69 mit der Spannung U6 die Anzapfpunkte der Spannungsteiler 18,31 bis 21,34 mit der Basis des Transistors 53 über die Dioden 44 bis 47 und 70.Since the switch of the relay 49 is closed, the voltage at the base of the transistor 52 is further reduced in accordance with the rhythm of the counter tube 2. Has This is ignited by the ignition cathode II of the tube 2, then connects the manifold 69 to the voltage U6, the tapping points of the voltage dividers from 18.31 to 21.34 with the base of the transistor 53 through the diodes 44 to 47 and 70th
Nunmehr wird eine Regeleinrichtung durch das Relais 56 in Betrieb gesetzt, wenn inzwischen die Spannung U., kleiner als U, geworden ist. Der Transistor 52 bleibt während dieser Zeit unveränderlich, da nunmehr der Spannungsteiler 71, 72 über die Diode 73 an seiner Basis liegt.A control device is now operated by the relay 56 set if the voltage U. has become less than U in the meantime. The transistor 52 remains unchanged during this time, since now the voltage divider 71, 72 is via the diode 73 at its base.
Fig.2 zeigt eine etwas andere Anordnung. Der Kathodenwiderstand ist aber im übrigen in gleicher Weise geschaltet. Die Kathodenwiderstände liegen hintereinander, und die Anzapfpunkte sind an die einzelnen Zündkathoden geschaltet. Dadurch wird die Spannung an der Basis des Transistors 51 ebenfalls allmählich herabgesetzt. Bei dieser Anordnung ist aber nur eine Diode 35 erforderlich, welche für die zusammengeschalteten Zündkathoden gemeinsam arbeitet.Fig. 2 shows a slightly different arrangement. The cathode resistance is but otherwise switched in the same way. The cathode resistances are one behind the other, and the tapping points are connected to the individual ignition cathodes. This will the voltage at the base of transistor 51 is also gradually decreased. In this arrangement, however, only one diode 35 is required, which for the interconnected Ignition cathodes works together.
Die Fig. 3 zeigt nun die mit dieser Einrichtung gewonnene Kennlinie des Relais. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms aufgetragen, auf der Ordinate der Überstrom 1". Die verlangte Kennlinie ist die ausgezogene Linie 74, diese wird durch die Anordnung in eine treppenförmige Kurve, deren Stufen den einzelnen Kathoden entspricht, nachgebildet. Beim Anwerfen des Schutzes tritt die Zündkathode 0 in Tätigkeit; ist der Strom größer als der Wert I., so spricht das Relais 54 bereits an. Nach dem Zünden der Zündkathode I kann die Anordnung bereits ansprechen, wenn der Strom 11 groß ist. Dies erfolgt bei dem Beispiel in 20 ms. Nach 30 ms zündet die Zündkathode II und der Strom, bei dem die Relaisanordnung ansprechen würde, braucht nur noch größer als 12 zu sein. Dies geht so fort, bis die Zündkathode IX gezündet hat, bis dahin ist also die Röhre 1 maßgebend für die Kennlinie. Nunmehr wirkt die Röhre 2, welche aber mit dem zehnten Teil der Impulsfrequenz zündet. Die Abstände zwischen den Zündungen betragen je Zählung 100 ms.3 now shows the characteristic curve obtained with this device of the relay. The time in ms is plotted on the abscissa and the Overcurrent 1 ". The required characteristic is the solid line 74, this is indicated by the arrangement in a stepped curve, the steps of which are the individual cathodes corresponds, simulated. When the protection is started, the ignition cathode 0 enters Task; if the current is greater than the value I., the relay 54 already responds. To the ignition of the ignition cathode I, the arrangement can already respond when the current 11 is tall. In the example, this takes place in 20 ms. The ignition cathode ignites after 30 ms II and the current at which the relay arrangement would respond only needs to be greater than 12. This continues until the ignition cathode IX has ignited, until therefore the tube 1 is decisive for the characteristic. Now the tube works 2, which ignites with the tenth part of the pulse frequency. The distances between the ignitions are 100 ms per count.
Bei dem gezeichneten Beispiel würde von 10 bis 40 ms die Relaiseinrichtung 4, von 40 bis 200 ms die Relaiseinrichtung 5 und dann die Relaiseinrichtung 6 in Tätigkeit gesetzt werden. Je nach der Lage der Anzapfpunkte in den Spannungsteilern 9, 22 usw. wird nun die Stromhöhe bestimmt. Man kann hierbei, um die Kennlinie beliebig einstellen zu können, die einzelnen Spannungsteiler veränderlich machen (Potentiometer).In the example shown, the relay device would take 10 to 40 ms 4, from 40 to 200 ms the relay device 5 and then the relay device 6 in Activity to be set. Depending on the location of the tapping points in the voltage dividers 9, 22 etc. the current level is now determined. You can here to set the characteristic as you like to be able to adjust, make the individual voltage dividers variable (potentiometer).
Der Vorteil der Anordnung ist der, eine überstromschutzeinrichtung zu erhalten, welche beliebig viele und flache Kennlinien besitzt und deren Kennlinien mit leichten Mitteln eingestellt werden können, und bei der es möglich ist, verschiedene Auslöseorgane zu verwenden, die bei verschiedenen Zeiten betätigt werden.The advantage of the arrangement is that it is an overcurrent protection device to obtain which has any number of flat characteristics and their characteristics can be adjusted with easy means, and in which it is possible to have different To use tripping devices that are operated at different times.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CH846461A CH386543A (en) | 1961-07-19 | 1961-07-19 | Overcurrent protection device, especially for semiconductor rectifiers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1140273B true DE1140273B (en) | 1962-11-29 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1961A0038049 Pending DE1140273B (en) | 1961-07-19 | 1961-08-03 | Dependent overcurrent protection, especially for semiconductor rectifiers |
Country Status (2)
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| DE (1) | DE1140273B (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1070280B (en) | 1957-04-26 | 1959-12-03 | Soc D Const D App Bardon | Quick release circuit breaker |
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1961
- 1961-07-19 CH CH846461A patent/CH386543A/en unknown
- 1961-08-03 DE DE1961A0038049 patent/DE1140273B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1070280B (en) | 1957-04-26 | 1959-12-03 | Soc D Const D App Bardon | Quick release circuit breaker |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH386543A (en) | 1965-01-15 |
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