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Schaltungsanordnung zur Betätigung einer Melde- oder Schutzeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Betätigung einer Melde- oder Schutzeinrichtung in Abhängigkeit von einer zu überwachenden Gleich- oder Wechselspannung, mittels eines mit seiner Schaltstrecke in einem Meldestromkreis liegenden elektronischen Schalters und eines in Abhängigkeit von der zu überwachenden Spannung arbeitenden, transistorisierten Zerhackers, der an die Primärwicklung eines Übertragers geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung die Steuerspannung für den elektronischen Schalter liefert.
In einer bekannten Sicherheitsschaltanordnung stehen zwei oder drei Steuertransistoren mit einem Gleichrichter in Verbindung. Mit dieser Schaltanordnung lässt sich eine etwaige Störung des zu überwachenden Stromkreises nur feststellen, wenn durch Einschalten eines mechanischen Schalters, beispielsweise eines Druckschalters, der die Transistoren und den Gleichrichter enthaltende Prüfstromkreis geschlossen wird.
Es ist ferner eine Transistorrelais-Schaltung mit einem durch eine Tastspannung steuerbaren Wechselstromgenerator bekannt, der seinerseits einen Schalttransistor steuert. Dabei enthält der Wechselstromgenerator einen in Basisschaltung arbeitenden Transistor, der gleichzeitig Bestandteil einer Kippschaltung ist, die aus zwei emittergekoppelten Transistoren besteht, auf einen Schwellwert einer Spannung anspricht und die Tastspannung für den Wechselstromgenerator liefert. Die Kippschaltung springt von ihrer einen stabilen Lage in die andere, wenn die angelegte Eingangsspannung einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet und springt in die Ausgangslage zurück, wenn der Ansprechwert um einen bestimmten Betrag unterschritten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem geringen Aufwand eine Schaltungsanordnung
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Ineiner weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann man als elektronischen Schalter einen steuerbaren Vierschichthalbleiter (Halbleitertetrode) verwenden, der durch einen dem Zündimpuls entgegengesetzt gepolten Impuls in den Sperrzustand steuerbar ist.
Das Wesen der Erfindung lässt sich durch eine Anzahl von einander ähnlichen Schaltungsanordnungen verwirklichen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung mit einem Thyristor als elektronischen Schalter ; Fig. 2 eine prinzipielle, wie in Fig. 1 aufgebaute Schaltungsanordnung mit einer Halbleitertetrode als elektronischer Schalter ; Fig. 3 eine Schaltung mit mehreren Steuerstromkreisen, in denen die Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 verwendet wird ; Fig. 4 eine Schaltung mitmehrerenSteuerstromkreisen, in denen die Schaltungsanordnung nach der Fig. 2 angewendet wird.
In der Fig. l ist eine Ausführungsform-A-gezeigt, bei der als Zerhacker ein Sperrschwinger mit einem Transistor-T1-- und als elektronischer Schalter ein Thyristor --T2-- mit einer npnp-Struktur vorgesehen sind. Der Sperrschwinger besteht im wesentlichen aus dem Transistor T1-- mit einer npn-Struktur, einem Ausgangsübertrager --Ü1-- und einem Kondensator -C2-- in dem Basiskreis des Transistors-T1-. Der Ausgangsübertrager-Ül-weist noch eine Rückkopplungswicklung auf, die in Serie mit dem Kondensator-C2-im Basiskreis des Transistors --T1-- angeordnet ist. Der Transistor - wechselt periodisch zwischen den Stellungen"Ein"und"Aus"bzw. dem Durchlass- und dem Sperrzustand.
Im Sekundärstromkreis des Übertragers --Ü1-- sind in Serie ein Lastwiderstand --R5-- und eine Gleichrichterdiode --DS-- geschaltet, die so gepolt ist, dass über diese und den Lastwiderstand --R5- während der Zeit, in der der Transistor -T1- gesperrt ist, ein Sekundärstrom des Ausgangsübertragers - fliesst. Die zu überwachende Gleich- oder Wechselspannung beliebiger Kurvenform wird über einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen --R1, R2, R3, R4-besteht, einer Gleichrichteranord- nung -GL1- zugeführt, die gegebenenfalls eine Doppelweggleichrichtung der Wechselspannung vornimmt. An die Gleichrichteranordnung -GL1-- ist ein Kondensator-Cl-zur Siebung der Gleichspannung angeschlossen.
Aus der dem Eingang --1, 4-- der Schaltungsanordnung zugeführten Spannung wird an den Klemmen des Kondensators --C1-- eine Gleichspannung erzeugt, die als Speisespannung für den Sperrschwinger dient. Sobald eine Speisespannung an der Kollektoremitterstrecke des Transistors - auftritt, fliesst ein Kollektorstrom, der mit Hilfe der Rückkopplungswicklung im Basiskreis des Transistors --T1-- sich rasch vergrössert. Der Kondensator --C2-- wird geladen. Der Ladestrom nimmt gemäss dem Verlauf einer e-Funktion ab.
Sobald der Ladestrom des Kondensators --C2-- so klein geworden ist, dass der Kollektorstrom nicht mehr ansteigen kann, bricht die induzierte Spannung zusammen.
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strecke des Thyristors-T2-auftretende Spannung mit Rechteckform dient als Zündspannung für den Thyristor-T2-, an dessen Ausgang --5, 6- eine Melde- oder Schutzeinrichtung angeschlossen ist.
Bei Aufsteuern des Thyristors-T2-in den durchlässigen Zustand spricht die Melde- oder Schutzeinrichtung an, die das Auftreten einer Gleich-oder Wechselspannung am Eingang der Schaltungsanordnung erfasst.
Mit dem am Eingang der Schaltungsanordnung vorgesehenen Spannungsteiler wird die Grösse der zu überwachenden Gleich- oder Wechselspannung dem Sperrschwinger derart angepasst, dass bei verhältnismässig geringer Änderung der Eingangsspannung der Ansprechwert des Sperrschwingers erreicht wird und ohne zeitliche Verzögerung der Thyristor in den Durchlasszustand gesteuert wird.
Esistleicht einzusehen, dass mit der Schaltungsanordnung in Steuerstromkreisen Schaltzustände von Kontakten überwacht werden können, die bei einem anormalen Betriebszustand einer Anlage das Auftreten einer zu überwachenden Gleich- oder Wechselspannung in der Schaltungsanordnung verursachen.
Die Ausführungsform-B-der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der eben beschriebenen dadurch, dass ein Transistor --T3-- mit einer pnp-Struktur für den Sperrschwinger und eine Halbleitertetrode --T4-- als elektronischer Schalter vorgesehen sind. Soweit Schaltungselemente in ihrem Aufbau und Wirkungsweise der Fig. 1 unverändert übernommen werden, tragen diese unveränderte Bezugszeichen. Die Halbleitertetrode --T4-- wird durch einen positiven Steuerimpuls in den durchlässigen Zustand überführt und durch einen an den Steueranschluss --13--
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angelegten dem erstgenannten entgegengesetzt gepolten Impuls in den Sperrzustand versetzt.
Die Fig. 3 zeigt die Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform-A-in verschiedenartigen Stromwegen einer Schaltung zur Betätigung einer Melde- oder Schutzeinrichtung. In Fig. 3 entspricht der Aufbau der Schaltungsanordnungen --A1, A2,... An und AH-dem in Fig. l wiedergegebenen. Bei der Schaltungsanordnung-AI-ist die Eingangsklemme-l-an den Kontakt-J-eines Überstromrelais in einen Arbeitsstromkreis geschaltet ; an dem Ausgang der Schaltungsanordnung-Alist eine Lampe --L1-- zur optischen Anzeige vorgesehen. Die Schaltungsanordnung --A2- wird von einem Kontakt-p-- eines Druckmessgerätes gesteuert ; hiebei dient als Steuerspannung der Schaltungs- anordnung--A2--eine Gleichspannung.
Im durchgeschalteten Zustand der Schaltungsanordnung --A2-sprechen eine Lampe --L2-- und ein Relais --Rs2-- an, dessen Kontakte z. B. zum Betätigen einer Schutzeinrichtung der Anlage herangezogen werden können.
In einem Ruhestromkreis ist der Eingang der Schaltungsanordnung --An-- an die Anschlüsse eines Öffnungskontaktes--n--angeschlossen, der bei Normalbetrieb der Anlage geschlossen ist. Mit dem Öffnen des Kontaktes-n-tritt eine Wechselspannung an dem Eingang-1, 4-der Schaltungsanordnung - An-auf, die die Lampe-Ln-- zum Aufleuchten bringt. Die Schaltungsanordnung-An-bedarf nur einer geringen Ansprechleistung und besitzt eine kleine Zugriffszeit bei Öffnen des Kontaktes-n-, der gegebenenfalls in einem Ruhestromkreis mit einer Vielzahl von in Serie geschalteten Kontakten angeordnet ist. In einem solchen Ruhestromkreis gestattet die Schaltungsanordnung-An-das Öffnen des ersten von mehreren sich öffnenden Kontakten in zeitlich richtiger Arbeitsweise zu erfassen.
Mit dem Ansprechen einer der Schaltungsanordnungen --A1, A2,... An-- wird von einem Übertra- gel-zein Impuls an den Eingang der Schaltungsanordnung-AH-geliefert, die zur akustischen Sammelmeldung dient und dessen Ausgang die Spule eines Relais --RsH-- speist. Mit dem Schliessen eines Kontaktes des Relais --RsH-- spricht die Hupe --H-- an und es erfolgt eine akustische Signalisierung der Störmeldung. Durch Betätigen der Taste --TH-- wird bei der Schaltungsanordnung --AH-die Schaltspannung für den Thyristor --T2-- unterbrochen und das Relais-RsH-wird zum Abfallen ge- bracht.
In ähnlicher Weise werden durch Drücken der Taste --TL-- die optischen Signalgeber --L1. L2, ... Ln-- gelöscht bzw. die Schutzeinrichtung --Rs2-- zum Abfallen gebracht.
In Fig. 4 ist eine Schaltung mit verschiedenartigen Strom wegen dargestellt, in denen die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform-B-angewendet wird. Es handelt sich in ähnlicher Weise, wie die Fig. 3 zeigt, um die Überwachung von zwei Schliesskontakten --J, p-- in Arbeitsstromkreisen sowie von einem Öffnungskontakt --n-- in einem Ruhestromkreis. Hiebei sind die Schaltungsanordnungen-El, B2, ... Bn- wie die in Fig. 2 wiedergegebene aufgebaut.
Während die akustische Sammelmeldung mit einer Schaltungsanordnung --AH--, sowie die Aufsteuerung der Halbleitertetrode-T4-- in gleicher Weise, wie an Hand der Fig. 3 erläutert wurde, durchgeführt wird, wird zur Sperrung der Halbleitertetroden --T4-- bei Betätigen der Taste --TL-- ein negativer Impuls den Steuerelektroden --13-- der Halbleitertetroden --T4-- zugeführt. Zur Entkopplung der Schaltungsanordnungen --B1, B2,... Bn-
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tungsanordnung vermieden wird.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So ist es beispielsweise möglich, dass während der Sperrphase des Sperrschwingers von dem Ausgangs- übertrager Zündimpulse an den elektronischen Schalter geliefert werden. Von wesentlicher Bedeutung ist die Tatsache, dass die neue Schaltungsanordnung schon bei einer verhältnismässig geringen Änderung der zu überwachenden Spannung über eine Schwingschaltung Impulse gewinnt, die eine Steuerung eines elektronischen Schalters gestatten. Hiebei kann die Anregung des Sperrschwingers mit einer Wechseloder Gleichspannung erfolgen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass für verschiedene Anwendungen in Steuerstromkreisen zur Betätigung einer Melde- oder einer Schutzeinrichtung die Schaltungsanordnung nach der Erfindung als universeller Baustein angewendet werden kann. Da die Ansprechleistung der Schaltungsanordnung gering ist, kann man die Schaltungsanordnung gegebenenfalls am Ort der Anwendung nachträglich an Kontakte in Steuerstromkreisen anschliessen.
Da die Schaltungsanordnung mechanisch betätigbare Bauteile vermeidet und aus Halbleiterelementen aufgebaut ist, zeichnet sich die Schaltungsanordnung neben einer hohen Ansprechempfindlichkeit durch eine grosse Betriebssicherheit aus.