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Verzögerungsschaltung
Verzögerungsschaltungen, insbesondere solche zur verzögerten Einschaltung von Relais weisen im allgemeinen einen zeitbestimmenden Stromkreis mit einem über einen Widerstand aufladbaren Kondensator auf, wobei das Relais bei Erreichen einer bestimmten Kondensatorladung eingeschaltet wird.
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liche Nachteile. Die Brennspannung von Kaltkathodenröhren beträgt rund 120 V, so dass am Relais nur noch die Differenz zwischen der verfügbaren Betriebsspannung und dieser Brennspannung zur Verfügung steht. Die Dauerbelastbarkeit von Kaltkathodenröhren ist verhältnismässig beschränkt und bei höherer Leistung werden die Dimensionen der Kaltkathodenröhre bereits erheblich. Die Verlustleistung der Kaltkathodenröhre führt zu einer beträchtlichen Erwärmung, was für viele Anwendungsfälle nachteilig ist.
Schliesslich sind Kaltkathodenröhren verhältnismässig teuer.
Gewisse dieser Nachteile können vermieden werden wenn an Stelle von Kaltkathodenröhren Thyri- storen verwendet werden, deren Restspannung im leitenden Zustand nur ungefähr 0. 5 V beträgt, so dass an dem in Serie mit einem Thyristor angeordneten Relais oder Schaltschütz die volle verfügbare Betriebsspannung liegt. Bekannte Verzögerungsschaltungen mit Thyristoren verwenden als Steuerelement für dieselben Kipptransistoren (Unijunction Transistor oder Doppelbasisdiode), die eine Betriebsspannung von ungefähr 30 V benötigen. Dadurch ist eine Betriebsspannung für die ganze Verzögerungsschaltung von ungefähr 30 V erforderlich, d. h. trotz der äusserst niedrigen Restspannung des Thyristors in leitendem Zustand steht für das einzuschaltende Relais nur eine Spannung von rund 30 V zur Verfügung.
Diese bekannte Schaltung ist also nicht geeignet zur verzögerten Einschaltung von Relais oder Schützen, die für Netzspannung bemessen sind.
Die Schaltung hat den weiteren Nachteil, dass beim Anschluss an das Wechselstromnetz abgesehen von einem Gleichrichter ein Transformator vorgesehen sein muss, der die Betriebsspannung auf ungefähr 30 V herabsetzt. Diese Schaltung ist daher trotz der Vorzüge des Thyristors nicht zur Schaffung einfacher Zusatzgeräte zu Relais oder Schützen für Netzspannung geeignet.
Es ist nun das Ziel der Erfindung, eine Verzögerungsschaltung zu schaffen, die als einfaches, raumsparendes und billiges Zusatzgerät zu bestehenden für Netzspannung bemessenen Relais und Schützen geeignet ist. Die erfindungsgemässe Verzögerungsschaltung mit einem aus einer Gleichspannungsquelle speisbare zeitbestimmenden Stromkreis mit einem über einen Widerstand aufladbaren Kondensator und mit einem im verzögert einzuschaltenden Hauptstromkreis mit einer Last, z.
B. einer Relaiswicklung, in Serie liegenden Thyristor, der über ein zwischen seiner Steuerelektrode und dem Kondensator liegendes Schaltelement mit einem Knick in seiner Stromspannungscharakteristik einschaltbar ist, kennzeichnet sich dadurch, dass zwischen der Steuerelektrode des Thyristors und dem Kondensator eine Glimmlampe liegt, und dass der zeitbestimmende Stromkreis und Hauptstromkreis gemeinsam an einen direkt mit dem Wechselstromnetz verbundenen Speisegleichrichter oder das Gleichstromnetz angeschal-
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tet sind. Damit fällt der oben erwähnte Kipptransistor zur Steuerung des Thyristors weg und an seine
Stelle tritt ein sehr billiges Element.
Die zulässige Betriebsspannung ist nur noch durch die Sperrspannung des Thyristors begrenzt, und da der Spannungsabfall am Thyristor verschwindend klein ist, können die für Netzspannung bemessenen Relais oder Schützen direkt mit der ihnen zugeordneten Netzspannung betrieben werden. Eine Herabsetzung der Netzspannung ist nicht mehr erforderlich. Der Zeitkondensator wird nur bis zur Zündspannung der Glimmlampe (zirka 70 V) aufgeladen und kann daher für eine relativ niedrige Spannung bemessen werden, was erlaubt, Kondensatoren grosser Kapazitäten und kleiner äusseren Abmessungen einzusetzen.
Vorzugsweise wird der Thyristor in Serie mit einer induktiven Last, z. B. einer Relais-oder Schützenspule geschaltet, in welchem Falle die in der induktiven Last induzierten Spannungen den Thyristor in leitendem Zustand zu halten vermögen, so dass Speisegleichrichter ohne Ladekondensator verwendet werden können.
Ferner ist vorzugsweise ein Umschalter vorgesehen, der in einer Bereitschaftsstellung den Kondensator und die Glimmlampe überbrückt und in der andern Stellung den Hauptstromkreis schliesst. Damit wird erreicht, dass der Kondensator bei jeder Einschaltung vollständig entladen ist und eine korrekte Bemessung der Einschaltverzögerung gewährleistet.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur verzögerten Einschaltung eines Relais oder Schützen und Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur verzögerten Ausschaltung eines Relais oder Schützes.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist einen direkt an das Wechselstromnetz anschliessbaren Doppelweggleichrichter --1-- auf, welcher zur Speisung der Schaltung mitpulsierendem Gleichstrom dient. Die Verzögerungsschaltung weist einen zeitbestimmenden Stromkreis mit einem festen Wider-
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bestimmenden Stromkreis liegt der Hauptstromkreis mit einer Relaiswicklung --5-- und einem Thyri- stor-6-. Zwischen dem Kondensator --4- und der Steuerelektrode des Thyristors-6-- ist eine Glimmlampe-7-angeordnet. Die Steuerelektrode ist ferner über einen Widerstand --8-- mit der Kathode des Thyristors --6-- verbunden.
Der Betriebsschalter --9-- ist als Umschalter ausgebildet, der aus der dargestellten Bereitschaftsstellung nach oben in eine Einschaltstellung gebracht werden kann. In der dargestellten Bereitschaftstellung überbrückt der Schalter --9- über einen Widerstand--l0-- den Kondensator --4--,
Diese Schaltung, soweit sie in Fig. 1 in festen Linien ausgezogen ist, arbeitet wie folgt :
Im dargestellten Bereitschafts- oder Ausschaltzustand ist der Kondensator--4-- vollständig entladen und der Speisegleichrichter-l-ist von der übrigen Schaltung getrennt.
Wird der Betriebsschal- ter --9-- umgelegt, so gelangt die pulsierende Gleichspannung des Gleichrichters-l-zugleich an den Hauptstromkreis und den zeitbestimmenden Stromkreis, wobei die Aufladung des Kondensators-4-
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und somit die Steuerspannung am Thyristor--6-- auf Null abfäll) ;, so bleibt derselbe leitend.
Die Induktivität der in Serie mit dem Thyristor-6-liegenden Relaiswicklung-5-erzeugt bei pulsierendem Gleichstrom eine phasenverschobene induzierte Spannung, welche verhindert, dass die Betriebsspannung am Thyristor-6-jemals auf Null absinkt, wodurch die dauernde Leitung desselben gewährleistet ist, obwohl nach der ersten kurzzeitigen Entladung die Glimmlampe-7-wieder vollständig gesperrt wird und erst nach einer gewissen Zeit wieder eine Entladung des Kondensators-4-bewirkt.
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jedoch bei einer Relaiswicklung sehr geringer Leistung die dauernde selbsttätige Leitung im oben erwähnten Sinn nicht gewährleistet sein, so braucht lediglich am Ausgang des Gleichrichters-l-ein in Fig.
1 mit strichpunktierten Linien angedeuteter Ladekondensator --1-- angeordnet zu werden, welcher eine dauernde, minimale Betriebsspannung und somit die Aufrechterhaltung des Stromflusses im Thyristor --6-- gewährleistet, In diesem Fall kann dem Relais-5-eine Diode-12-paral- lelgeschaltet sein, welche eventuell unerwünschte Spannungsspitzen abzuleiten gestattet.
Die Schaltung nach Fig. 1 kann beispielsweise mit den folgenden Schaltelementen aufgebaut werden :
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<tb>
<tb> Gleichrichter <SEP> 1 <SEP> BY <SEP> 123 <SEP> (Philips)
<tb> Widerstand <SEP> 2 <SEP> 100 <SEP> kOhm
<tb> Potentiometer <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> Megohm
<tb> Kondensator <SEP> 4 <SEP> 80 <SEP> Mikrofarad <SEP> 100 <SEP> V <SEP> = <SEP>
<tb> Relais <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> Voltampère <SEP> 10 <SEP> H
<tb> Thyristor <SEP> 6 <SEP> C <SEP> 106 <SEP> B <SEP> (General <SEP> Electric)
<tb> Glimmlampe <SEP> 7 <SEP> GL8 <SEP> (Philips)
<tb> Widerstand <SEP> 8 <SEP> 100 <SEP> Ohm
<tb> Widerstand <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> Ohm
<tb> Kondensator <SEP> 11 <SEP> 2 <SEP> Mikrofarad <SEP> 350 <SEP> V <SEP> = <SEP>
<tb> Diode <SEP> 12 <SEP> BYX <SEP> 10
<tb>
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