CH625917A5

CH625917A5 -

Info

Publication number: CH625917A5
Application number: CH97178A
Authority: CH
Inventors: Fritz-Dieter Eller; Guenter Froehlich
Original assignee: Eller Vertriebs Ingbuero
Priority date: 1977-02-05
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1981-10-15
Also published as: FR2379929A1; GB1598261A; DE2704820A1; JPS57118628U; FR2379929B1; JPS53124742A; JPS639226Y2; US4156262A

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzschaltung für einen elektrischen Motor, mit mindestens einem Stromwandler, einer Stromistwert-Überwachungsschaltung, einem Überlastschutzschalter und einer Spannungsversorgungsschaltung, wobei der Stromwandler mindestens eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweist und die erste Sekundärwicklung der Stromistwert-Überwachungsschaltung zugeordnet ist, während die zweite Sekundärwicklung Teil der Spannungsversorgungsschaltung ist.

Die bekannte Überlastschutzschaltung, von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DT-AS 15 88 896), ist im eigentlichen Sinne eine kombinierte Fehlerstrom- und Überlastschutzschaltung. Bei dieser bekannten Überlastschutzschaltung sind zwei Stromwandler vorgesehen, deren Primärwicklungen jeweils von den Zuleitungen zu dem zu schützenden Motor (Phasenleitungen und Nulleitung bzw. Phasenleitungen) gebildet werden. In der Sekundärwicklung des ersten Stromwandlers wird ein von der Summe der in den Phasenleitungen und in der Nulleitung fliessenden Primärströme abhängiger Sekundärstrom induziert. Die «Sekundärwicklung» des zweiten Stromwandlers besteht aus den drei Sekundärwicklungen, die den als Primärwicklungen wirkenden Phasenleitungen zugeordnet und im Stern geschaltet sind. Die aus den Sekundärwicklungen des zweiterrStromwandlers bestehende «Sekundärwicklung» des zweiten Stromwandlers ist Teil der Spannungsversorgungs-

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Schaltung. Die Sekundärwicklungen der beiden Stromwandler sind galvanisch getrennt voneinander an Erregerwicklungen des als Relais oder als Schutz ausgeführten Überlastschutzschalters angeschlossen.

Die bekannte, zuvor beschriebene Überlastschutzschaltung muss speziell für den Nennstrom des zu schützenden elektrischen Motors ausgelegt werden. Daraus resultiert, dass für elektrische Motoren mit unterschiedlichen Nennströmen jeweils unterschiedlich aufgebaute und unterschiedlich dimensionierte Überlastschutzschaltung benötigt werden, was natürlich nachteilig ist.

Im übrigen ist zwar eine Überlastschutzschaltung bekannt (vgl. die US-PS 35 44 846), bei der zwei Stromwandler hintereinander geschaltet sind und die wirksame Windungszahl der Primärwicklung des zweiten Stromwandlers eingestellt werden kann - jedoch nur, um einen Abgleich für eine nachgeordnete Relaisschaltung vornehmen zu können. Auch diese Überlastschutzschaltung kann nicht für elektrische Motoren mit völlig unterschiedlichen Nennströmen verwendet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Überlastschutzschaltung, von der die Erfindung ausgeht, so auszugestalten und weiterzubilden, dass sie ohne weiteres für elektrische Motoren mit völlig unterschiedlichen Nennströmen -über einen weiten Bereich unterschiedlicher Nennströme -verwendet werden kann.

Die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung des Stromwandlers in eine Mehrzahl von Stromwertabschnitten unterteilt und jedem Stromwertabschnitt ein Stromwertanschluss zugeordnet ist und dass jeder Stromwertabschnitt eine solche Windungszahl aufweist, dass das Produkt aus der Windungszahl und dem dem jeweiligen Stromwertanschluss zugeordneten Nennstrom stets gleich ist. Dadurch, dass erfindungsgemäss die Primärwicklung des Stromwandlers in eine Mehrzahl von Stromwertabschnitten unterteilt und jedem Strom wertabschnitt ein Stromwertanschluss zugeordnet ist, kann die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung für elektrische Motoren mit völlig unterschiedlichen Nennströmen verwendet werden. Ist zum Beispiel der Stromwandler der erfindungsgemäs-sen Überlastschutzschaltung mit einer Primärwicklung mit den Stromwertanschlüssen 0,5 A, 1 A, 2 A, 4 A, 8 A und 16 A versehen, so kann diese Überlastschutzschaltung ohne weiteres für den Schutz von elektrischen Motoren mit Nennströmen zwischen 0,5 A und 16 A verwendet werden; es muss immer nur der richtige Stromwertanschluss benutzt werden. Bei der erfin-dungsgemässen Überlastschutzschaltung handelt es sich um eine solche, in der die für die Stromistwert-Überwachungs-schaltung und den Überlastschutzschalter erforderliche Spannung aus dem über den Stromwandler fliessenden Primärstrom «abgeleitet» wird. Dadurch, dass erfindungsgemäss jeder Stromwertabschnitt der Primärwicklung des Stromwandlers eine solche Windungszahl aufweist, dass das Produkt aus der Windungszahl und dem dem jeweiligen Stromwertanschluss zugeordneten Nennstrom stets gleich ist, «merken» die Sekundärwicklungen des Stromwandlers nicht davon, ob primärseitig über den Stromwertabschnitt mit dem Stromwertanschluss 1 A ein Strom von zum Beispiel 0,9 A oder ob primärseitig über den Stromwertabschnitt mit dem Stromwertanschluss 2 A ein Strom von zum Beispiel 1,8 A fliesst. Das Ergebnis ist sowohl für die Stromistwert-Überwachung (mit Hilfe der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers) als auch für die Spannungsversorgung (mit Hilfe der zweiten Sekundärwicklung des Stromwandlers) gleich.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung der Stromwandler so ausgelegt, dass bei einem Primärstrom von 50 bis 100% des jeweiligen Nennstromes des jeweiligen Stromwertanschlusses eine im wesentlichen lineare Zuordnung zwischen der Feldstärke einerseits und der Induk625 917

tion andererseits besteht. Diese Ausführungsform der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung kann also zum Schutz von elektrischen Motoren verwendet werden, deren Nennströme zwischen 50 und 100% des jeweiligen Nennstromes des jeweiligen Stromwertanschlusses liegen. Sind dann, wie in dem vorangegangenen Zahlenbeispiel auch, die Stromwertabschnitte der Primärwicklung des Stromwandlers immer im Verhältnis 1:2 abgestuft, so kann eine solche Überlastschutzschaltung zum Schutz von elektrischen Motoren verwendet werden, deren Nennströme zwischen dem 0,5fachen des Nennstromes des untersten Stromwertanschlusses und dem l,0fachen des Nennstromes des obersten Stromwertanschlusses liegen.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Stromistwert-Überwachungsschaltung eine Brückenschaltung aus drei Brückenwiderständen und aus einer Zenerdiode aufweisen. Diese Überlastschutzschaltung ist vorzugsweise weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Stromistwert-Überwachungs-schaltung eine Gleichrichterdiode und ein aus mehreren Widerständen bestehendes Widerstandsnetzwerk aufweist,

dass die Gleichrichterdiode und das Widerstandsnetzwerk in Reihe geschaltet sind, dass die Reihenschaltung aus der Gleichrichterdiode und dem Widerstandsnetzwerk an die erste Sekundärwicklung des Stromwandlers angeschlossen ist und dass der Brückeneingang der Brückenschaltung an das Widerstandsnetzwerk angeschlossen ist. Hier erfolgt also die «Speisung» der Brückenschaltung durch Widerstandsnetzwerk. Der der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers zugeordnete Sekundärstrom fliesst also durch die erste Sekundärwicklung des Stromwandlers, durch die Gleichrichterdiode und durch das Widerstandsnetzwerk bzw. durch die Parallelschaltung aus dem Widerstandsnetzwerk und der Brückenschaltung, soweit die Brückenschaltung zu dem Widerstandsnetzwerk parallel geschaltet ist. Anders ausgedrückt erfolgt die Speisung der Brückenschaltung durch den von dem der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers zugeordneten Sekundärstrom an dem Teil des Widerstandsnetzwerkes erzeugten Spannungsabfall, dem die Brückenschaltung parallel geschaltet ist.

Vorzugsweise ist bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung der Brückenschaltung ein Speicherkondensator und/oder eine Zenerdiode parallel geschaltet und/oder ist der Brückeneingang der Brückenschaltung über eine Koppeldiode an das Widerstandsnetzwerk angeschlossen.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung, bei der die Stromistwert-Überwachungsschaltung eine Brückenschaltung aus drei Brückenwiderständen und aus einer Zenerdiode aufweist, empfiehlt es sich, die Stromistwert-Überwachungsschaltung mit einem Steuertransistor oder mit einer Darlingtonstufe zu versehen und die Steuerstrecke des Steuertransistors bzw. der Darlingtonstufe an den Brückenausgang der Brückenschaltung anzuschliessen. Diese Ausführungsform ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sie ein sprunghaftes Ansprechen der Stromistwert-Überwachungsschaltung und damit des Überlastschutzschalters bewirkt, ohne dass ansonsten für ein sprunghaftes Ansprechen von Stromist-wert-Überwachungsschaltung verwendete Sprungschalter (Schmitt-Trigger, Flip-Flop usw.) vorgesehen sind. (Bei Verwendung von üblichen Sprungschaltern wie Schmitt-Trigger, Flipflop usw. beobachtet man häufig sogenannte «Geisterauslösungen».)

Elektrische Motoren, insbesondere Drehstrommotoren, haben einen zumeist weit über dem Nennstrom liegenden Anlaufstrom. Um nun zu verhindern, dass dieser Anlaufstrom die in Rede stehende Überlastschutzschaltung zum Ansprechen bringt, ist eine weitere Ausbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichrichterdiode, ein Strombegrenzungswiderstand, eine Zenerdiode, ein Verzögerungsnetzwerk aus Verzögerungskondensatoren und Verzögerungs3

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widerständen und ein Hilfstransistor vorgesehen sind, dass die Gleichrichterdiode, der Strombegrenzungswiderstand und die Zenerdiode in Reihe geschaltet sind, dass die Reihenschaltung aus der Gleichrichterdiode, dem Strombegrenzungswiderstand und der Zenerdiode an die zweite Sekundärwicklung des Stromwandlers angeschlossen ist, dass die Basis des Hilfstransistors über das Verzögerungsnetzwerk an die Verbindung zwischen dem Strombegrenzungswiderstand und der Zenerdiode angeschlossen ist, und dass bei durchgeschaltetem Hilfstransistor der Überlastschutzschalter nicht ansprechen kann. Vorzugsweise ist die zuvor beschriebene Überlastschutzschaltung zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsnetzwerk aus zwei Verzögerungsstufen besteht, dass die erste Verzögerungsstufe aus einem ersten Verzögerungskondensator und einem damit in Reihe geschalteten ersten Verzögerungswiderstand besteht, während die zweite Verzögerungsstufe aus einem zweiten Verzögerungskondensator und einem dazu parallel geschalteten zweiten Verzögerungswiderstand besteht, und dass die zweite Verzögerungsstufe über eine Koppeldiode an die erste Verzögerungsstufe angeschlossen ist, während die Basis des Hilfstransistors über einen Basiswiderstand an die zweite Verzögerungsstufe angeschlossen ist.

Dabei empfiehlt es sich weiter, dem ersten Verzögerungskondensator die Schaltstrecke eines Entladetransistors parallel zu schalten. Bei dieser Überlastschutzschaltung ist mit Hilfe der zuvor beschriebenen Massnahmen sichergestellt, dass für eine durch die Dimensionierung des Verzögerungsnetzwerkes festlegbare Verzögerungszeit der Überlastschutzschalter nicht ansprechen kann, was weiter unten noch näher erläutert wird.

Schliesslich kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Spannungsversorgungsschaltung eine Gleichrichterdiode, einen Speicherkondensator und eine dem Speicherkondensator parallel geschaltete Zenerdiode aufweisen, wobei die Gleichrichterdiode und die Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator und der Zenerdiode in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung aus einerseits der Gleichrichterdiode und andererseits der Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator und der Zenerdiode an die zweite Sekundärwicklung des Stromwandlers angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform wird von der zweiten Sekundärwicklung des Stromwandlers der entsprechende Sekundärstrom über die Gleichrichterdiode in den Speicherkondensator eingespeist, so dass am Speicherkondensator, begrenzt durch die parallel dazu geschaltete Zenerdiode, die gewüschte Spannung für den Überlastschutzschalter ansteht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt das Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung für elektrische Motoren.

Die Figur zeigt eine Überlastschutzschaltung für elektrische Motoren, und zwar für Drehstrommotoren, die in zwei Phasen überwacht werden. Folglich sind zunächst zwei Stromwandler 1 vorgesehen, die die gleiche Funktion haben, so dass im folgenden immer nur einer Stromwandler 1 und die zugehörige Überlastschutzschaltung beschrieben werden. Neben dem Stromwandler 1 gehören zu der dargestellten Überlastschutzschaltung zunächst eine Stromistwert-Überwachungsschaltung 2, ein Überlastschutzschalter 3 und eine Spannungsversorgungsschaltung^ Der Stromwandler 1 weist eine Primärwicklung 5 und zwei Sekundärwicklungen 6,7 auf, wobei die erste Sekundärwicklung 6 der Stromistwert-Überwachungs-schaltung 2 zugeordnet ist, während die zweite Sekundärwicklung 7 Teil der Spannungsversorgungsschaltung 4 ist.

Erfindungsgemäss ist die Primärwicklung 5 des Stromwandlers 1 in eine Mehrzahl von Stromwertabschnitten 8 unterteilt und ist jedem Stromwertabschnitt 8 ein Stromwertanschluss 9 zugeordnet. Dabei weist jeder Stromwertabschnitt

8 eine solche Windungszahl auf, dass das Produkt aus der Windungszahl und dem dem jeweiligen Stromwertanschluss 9 zugeordneten Nennstrom stets gleich ist. Dadurch, dass die Primärwicklung 5 des Stromwandlers 1 in eine Mehrzahl von Stromwertabschnitten 8 unterteilt und jedem Stromwertabschnitt 8 ein Stromwertanschluss 9 zugeordnet ist, kann die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung für elektrische Motoren mit völlig unterschiedlichen Nennströmen verwendet werden. Ist zum Beispiel der Stromwandler 1 der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung mit einer Primärwicklung 5 versehen, für deren Stromwertanschlüsse 9 als Nennströme 0,5 A, 1 A, 2 A, 4 A, 8 A und 16 A gelten, so kann diese Überlastschutzschaltung ohne weiteres für den Schutz von elektrischen Motoren mit Nennströmen zwischen 0,5 A und 16 A verwendet werden; es muss immer nur der richtige Stromwertanschluss 9 benutzt werden. Bei der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung handelt es sich um eine solche, in der die für die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 und den Überlastschutzschalter 3 erforderliche Spannung aus dem über den Stromwandler 1 fliessenden Primärstrom «abgeleitet» wird. Dadurch, dass jeder Stromwertabschnitt 8 der Primärwicklung 5 des Stromwandlers 1 eine solche Windungszahl aufweist, dass das Produkt aus der Windungszahl und dem dem jeweiligen Stromwertanschluss 9 zugeordneten Nennstrom stets gleich ist, «merken» die Sekundärwicklungen 6,7 des Stromwandlers 1 nichts davon, ob über den Stromwertabschnitt 8 mit dem Stromwertanschluss 9 von 1 A ein Primärstrom von zum Beispiel 0,9 A oder ob über den Stromwertabschnitt 8 mit dem Stromwertanschluss 9 von 2 A ein Primärstrom von 1,8 A fliesst. Das Ergebnis ist sowohl für die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 (mit Hilfe der ersten Sekundärwicklung 6 des Stromwandlers 1 ) als auch für die Spannungsversorgungsschaltung (mit Hilfe der zweiten Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1) gleich.

Vorzugsweise ist der Stromwandler 1 so ausgelegt, dass bei einem Primärstrom von 50 bis 100% des jeweiligen Nennstromes des jeweiligen Stromwertanschlusses 9 eine im wesentlichen lineare Zuordnung zwischen der Feldstärke einerseits und der Induktion andererseits besteht. Daraus resultiert dann, dass die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung - ohne einen zusätzlichen Ansprechfehler - zum Schutz von elektrischen Motoren eingesetzt werden kann, deren Nennstrom zwischen 50 und 100% des jeweiligen Nennstromes der einzelnen Stromwertanschlüsse 9 liegt. Bei einer Abstufung der Stromwertanschlüsse im Verhältnis von 1:2 kann dann die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung zum Schutz von elektrischen Motoren eingesetzt werden, deren Nennstrom zwischen dem 0,5fachen des Nennstromes des untersten Stromwertanschlus-ses 9 und dem l,0fachen des Nennstromes des obersten Stromwertanschlusses 9 liegt.

Im übrigen zeigt die Figur in bezug auf die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung. Bei dieser Ausführungsform weist die Stromist-wert-Überwachungsschaltung 2 eine Brückenschaltung 10 aus drei Brückenwiderständen 11 und aus einer Zenerdiode 12 auf. Ausserdem weist die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 eine Gleichrichterdiode 13 und ein aus mehreren Widerständen 14,15,16 bestehendes Widerstandsnetzwerk 17 auf. Die Gleichrichterdiode 13 und das Widerstandsnetzwerk 17 sind in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung aus der Gleichrichterdiode 13 und dem Widerstandsnetzwerk 17 ist an die erste Sekundärwicklung 6 des Stromwandlers 1 angeschlossen, während der Brückeneingang 18 der Brückenschaltung 10 an das Widerstandsnetzwerk 17 angeschlossen ist. Weiter sind der Brückenschaltung 10 ein Speicherkondensator 19 und eine Zenerdiode 20 parallel geschaltet und ist der Brückeneingang 18 der Brückenschaltung 10 über eine Koppeldiode 21 an das

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Widerstandsnetzwerk 17 angeschlossen. Der Brückeneingang 18 der Brückenschaltung 10 ist im einzelnen einerseits an das der Gleichrichterdiode 13 nahe Ende des Widerstandes 14, andererseits, über die Koppeldiode 21, an den Abgriff 22 des als Potentiometer ausgeführten Widerstandes 15 angeschlossen. Schliesslich weist die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 (anstelle eines auch möglichen einfachen Steuertransistors) eine Darlingtonstufe 23 auf und ist die Steuerstrecke 24 der Darlingtonstufe 23 an den Brückenausgang 25 der Brückenschaltung 10 angeschlossen.

Bei der in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungesgemässen Überlastschutzschaltung sind weiter eine Gleichrichterdiode 26, ein Strombegrenzungswiderstand 27, eine Zenerdiode 28, ein Verzögerungsnetzwerk 29 aus Verzögerungskondensatoren 30,31 und Verzögerungswiderständen 32,33 und ein Hilfstransitor 34 vorgesehen. Die Gleichrichterdiode 26, der Strombegrenzungswiderstand 27 und die Zenerdiode 28 sind in Reihe geschaltet; diese Reihenschaltung ist an die zweite Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 angeschlossen. Die Basis 35 des Hilfstransistors 34 ist über das Verzögerungsnetzwerk 29 an die Verbindung zwischen dem Strombegrenzungswiderstand 27 und der Zenerdiode 28 angeschlossen. Bei durchgeschaltetem Hilfstransistor 34 kann der Überlastschutzschalter 3 nicht ansprechen, im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass bei durchgeschaltetem Hilfstransistor 34 dieser die Steuerstrecke 24 der Darlingtonstufe 23 kurzschliesst. Im einzelnen besteht das Verzögerungsnetzwerk 29 aus zwei Verzögerungsstufen 36,37, wobei die erste Verzögerungsstufe 36 aus dem ersten Verzögerungskondensator 30 und dem damit in Reihe geschalteten ersten Verzögerungswiderstand 32 besteht, während die zweite Verzögerungsstufe 37 aus dem zweiten Verzögerungskondensator 31 und dem parallel dazu geschalteten zweiten Verzögerungswiderstand 33 besteht. Die zweite Verzögerungsstufe 37 ist über eine Koppeldiode 38 an die erste Verzögerungsstufe 36 angeschlossen, während die Basis 35 des Hilfstransistors 34 über einen Basiswiderstand 39 an die zweite Verzögerungsstufe 37 angeschlossen ist. Weiter ist dem ersten Verzögerungskondensator 30 die Schaltstrecke 40 eines Entladetransistors 41 parallel geschaltet. Der Kollektor 42 des Entladetransistors 41 ist über einen Kollektorwiderstand 43 an die Verbindung zwischen dem Strombegrenzungswiderstand 27, der Zenerdiode 28 und dem ersten Verzögerungskondensator 30 angeschlossen. Ausserdem ist an diese Verbindung die Reihenschaltung von zwei Hilfswiderständen 44,45 angeschlossen, wobei das andere Ende dieser Reihenschaltung über eine Gleichrichterdiode 46 an die zweite Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 angeschlossen ist. Die Basis 47 des Entladetransistors 41 ist an die Verbindung der beiden in Reihe geschalteten Hilfswiderstände 44,45 angeschlossen. Schliesslich ist noch ein Speicherkondensator 48 vorgesehen, der einerseits an die Verbindung der aus den beiden Hilfswiderständen 44,45 bestehenden Reihenschaltung mit der Gleichrichterdiode 46 und andererseits an das der Gleichrichterdiode 46 ferne Ende der zweiten Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 angeschlossen ist.

Schliesslich zeigt die Figur auch in bezug auf die Spannungsversorgungsschaltung 4 eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung. Dabei weist die Spannungsversorgungsschaltung 4 eine Gleichrichterdiode 49, einen Speicherkondensator 50 und eine dem Speicherkondensator 50 parallel geschaltete Zenerdiode 51 auf. Die Gleichrichterdiode 49 und die Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator 50 und der Zenerdiode 51 sind in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung aus einerseits der Gleichrichterdiode 49 und andererseits der Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator 50 und der Zenerdiode 51 ist an die zweite Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 angeschlossen.

Die in der Figur dargestellte bevorzugte Überlastschutzschaltung kann konkret auf folgenden Bauelementen mit den angegebenen Werten aufgebaut sein.

Brückenwiderstände 11 = lOkQ Zenerdiode 12 = 5,6 V Zenerspannung Gleichrichterdiode 13 = 1 N 4004 Widerstand 14 = 1,2 kQ Widerstand 15 = 1 kQ Widerstand 16 = 470 Q Speicherkondensator 19 = 47 |xF Zenerdiode 20 = 15 V Zenerspannung Koppeldiode 21 = 1 N 4004 Darlingtonstufe 23 = BC 107 A und 2 N 1613 Gleichrichterdiode 26 = 1 N 4004 Strombegrenzungswiderstand 27 = 200 Q Zenerdiode 28 = 8,2 V Zenerspannung Verzögerungskondensator 30 = 100 jxF Verzögerungskondensator 31 = lO^F Verzögerungswiderstand 32 = 10 kQ Verzögerungswiderstand 33 = 100 kQ Hilfstransistor 34 = BC 107 A Koppeldiode 38 = 1 N 4004 Basiswiderstand 39 = 22 kQ Entladetransistor 41 = BC 107 A Kollektorwiderstand 43 = 100 Q Hilfswiderstand 44 = 33 kQ Hilfswiderstand 45 = 4,7 kQ Gleichrichterdiode 46 = 1 N 4004 Speicherkondensator 48 = 2 |j.F Gleichrichterdiode 49 = 1 N 4004 Speicherkondensator 50 = 100 |iF Zenerdiode 51 = 22 V Zenerspannung.

Soweit die Funktion der erfindungsgemässen, in der Figur dargestellten Überlastschutzschaltung noch einer Erläuterung bedarf, gilt folgendes - und zwar zu den Stichworten «Stromistwert-Überwachungsschaltung», «Überlastschutzschalter», «Anlaufstromansprechverhinderung», «Reaktivierung» und «Spannungsversorgungsschaltung» :

In die Stromistwert-Überwachungsschaltung 2 fliesst der aus der ersten Sekundärwicklung 6 des Stromwandlers 1 kommende, dem Stromistwert des zu schützenden Motors entsprechende Sekundärstrom. Dieser Sekundärstrom erzeugt am Widerstandsnetzwerk 17 einen Spannungsabfall, der teilweise zur Speisung der Brückenschaltung 10 zur Verfügung steht, nämlich insoweit, als er zwischen dem dem Widerstand 15 fernen Ende des Widerstandes 14 und dem Abgriff 22 des Widerstandes 15 entsteht. (Mit Hilfe des als Potentiometer ausgeführten Widerstandes 15 kann die dargestellte Überlastschutzschaltung - in Verbindung mit den Stromwertanschlüssen 9 der Primärwicklung 5 des Stromwandlers 1 - auf einen bestimmten Nennstrom eingestellt werden.) Solange der Stromistwert des mit Hilfe der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung geschützten Motors unter dem eingestellten Nennstrom liegt, ist die Spannung am Brückenausgang 25 der Brückenschaltung 10 negativ, so dass in die Steuerstrecke 24 der Darlingtonstufe 23 kein Steuerstrom fliessen kann. (Als Spannung am Brückenausgang 25 der Brückenschaltung 10 wird - in bezug auf deren Polarität - die Potentialdifferenz zwischen einerseits dem Potential an der Verbindung zwischen der Zenerdiode 12 und dem Brückenwiderstand 11, andererseits dem Potential zwischen der Verbindung der Brückenwiderstände 11 angesprochen.) Überschreitet nun der Stromistwert des durch die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung geschützten elektrischen Motors den mit Hilfe des als Potentiometer ausgeführten Widerstandes 15 eingestellten Nennstrom, so wird die Spannung am Brückenausgang 25 der Brückenschaltung 10 positiv, in die Steuerstrecke 24 der Darlingtonstufe 23 fliesst ein

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Steuerstrom, die Darlingtonstufe 23 schaltet durch, so dass der Überlastschutzschalter 3 anspricht, wenn die Spannungsversorgungsschaltung 4 die notwendige Spannung zur Verfügung stellt. (Die Gleichrichterdiode 13, der Speicherkondensator 19 und die Zenerdiode 20 dienen der Gleichrichtung, der Glättung und der Begrenzung der der Speisung der Brückenschaltung 10 dienenden Spannung. Die Koppeldiode 21 verhindert, dass die Entladekonstante des Speicherkondensators 19 von der Einstellung des als Potentiometer ausgeführten Widerstandes 15 abhängig ist.)

Der Überlastschutzschalter 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Relais oder als Schutz ausgeführt. Der Überlastschutzschalter 3 spricht an, wenn die Spannungsversorgungsschaltung 4 die erforderliche Spannung zur Verfügung stellt und die Darlingtonstufe 23 durchgeschaltet ist.

Elektrische Motoren, insbesondere Drehstrommotoren, haben einen zumeist weit über dem Nennstrom liegenden Anlaufstrom. Um nun zu verhindern, dass dieser Anlaufstrom die in Rede stehende Überlastschutzschaltung zum Ansprechen bringt, sind besondere Massnahmen zum Stichwort «Anlaufstromansprechverhinderung» verwirklicht. Wird ein durch die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung zu schützender elektrischer Motor an das Versorgungsnetz angeschlossen, so fliesst unter anderem ein Teil des Sekundärstromes der zweiten Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 über die Gleichrichterdiode 26, den Strombegrenzungswiderstand 27 und die Zenerdiode 28. Eine der Zenerspannung der Zenerdiode 28 entsprechende Spannung liegt dann auch an der ersten Verzögerungsstufe 36 des Verzögerungsnetzwerkes 29 an, da die Verzögerungsstufe 36 der Zenerdiode 28 parallel liegt. Da im ersten Augenblick der Verzögerüngskondensator 30 noch «näher» ist, fällt die gesamte Spannung, die an der ersten Verzögerungsstufe 36 ansteht, am Verzögerungswider-stand 32 ab. Die am Verzögerungswiderstand 32 abfallende Spannung gelangt über die Koppeldiode 38 an die zweite 37, bestehend aus dem Verzögerungskondensator 31 und dem Verzögerungswiderstand 33. Für eine durch die Dimensionierung des Strombegrenzungswiderstandes 27, der Zenerdiode 28, des Verzögerungsnetzwerkes 29 und des Basiswiderstandes 39 des Hilfstransistors 34 vorgegebene Zeit schaltet der Hilfstransistor 34 durch, so dass während dieser Zeit die Steuerstrecke 24 der Darlingtonstufe 23 über den Hilfstransistor 34 kurzgeschlossen ist, die Darlingtonstufe 23 also nicht durchschalten kann, der Überlastschutzschalter 3 nicht ansprechen kann.

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Hat - wegen einer betriebsmässig aufgetretenen Überlastung des durch die erfindungsgemässe Überlastschutzschaltung gesicherten Motors - der Überlastschutzschalter 3 angesprochen, dann wird der Stromwandler 1 stromlos. Durch 5 besondere Massnahmen zum Stichwort «Reaktivierung» ist dafür Sorge getragen, dass die Massnahmen zum Stichwort «Anlaufstromansprechverhinderung» möglichst schnell wider wirksam sind, das heisst dass sich der Verzögerungskondensator 30 der ersten Verzögerungsstufe 36 des Verzögerungsnetz-io Werkes 29 möglichst schnell entlädt. Dazu ist dem Verzögerungskondensator 30 die Schaltstrecke 40 des Entladetransistors 41 parallel geschaltet, und zwar in Reihe mit dem Kollektorwiderstand 43. Die Basis 47 des Entladetransistors 41 ist über den ersten Hilfswiderstand 44 an die Verbindung des 15 Strombegrenzungswiderstandes 27, der Zenerdiode 28, des Verzögerungskondensators 30 und des Kollektorwiderstandes 43 angeschlossen. Gleichwohl kann der Entladestransistor 41 dann, wenn der Überlastschutzschalter 3 nicht angesprochen hat, nicht durchschalten. Der Basis 47 des Entladetransistors 41 ist nämlich eine negative Spannung zugeführt, und zwar über die Gleichrichterdiode 46 und den Hilfswiderstand 45, geglät-ten durch den Speicherkondensator 48. Hat der Überlastschutzschalter 3 angesprochen, so bricht die negative Spannung an der Basis 47 des Entladetransistors 41 zusammen, so dass der Entladetransistor 41 durchschaltet und sich der Verzögerungskondensator 30 über die Schaltstrecke des Entladetransistors 41 entlädt.

Die im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Überlastschutzschaltung gewählte Realisierung der Spannungsversorgungsschaltung 4 ist ausgesprochen einfach. Ein Teil des Sekundärstromes der zweiten Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 fliesst über die Gleichrichterdiode 49 in den Speicherkondensator 50, so dass am Speicherkondensator 50, begrenzt durch die Zenerdiode 51, die gewünschte Spannung ansteht.

Abschliessend sei noch darauf hingewiesen, dass die Gleichrichterdiode 13 im Stromkreis der ersten Sekundärwicklung 6 des Stromwandlers 1 einerseits und die Gleichrichterdiode 49 im Stromkreis der zweiten Sekundärwicklung 7 des Stromwandlers 1 andererseits antiparallel vorgesehen sind, so dass während einer Halbwelle die erste Sekundärwicklung 6 des Stromwandlers 1 den Sekundärstrom führt, während in der zweiten Halbwelle der Sekundärstrom des Stromwandlers 1 von der zweiten Sekundärwicklung 7 geführt wird.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Überlastungschutzschaltung für einen elektrischen Motor, mit mindestens einem Stromwandler, einer Stromistwert-Überwachungsschaltung, einem Überlastschutzschalter und einer Spannungsversorgungsschaltung, wobei der Stromwandler mindestens eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweist und die erste Sekundärwicklung der Stromistwert-Überwachungsschaltung zugeordnet ist, während die zweite Sekundärwicklung Teil der Spannungsversorgungsschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (5) des Stromwandlers ( 1 ) in eine Mehrzahl von Stromwertabschnitten (8) unterteilt und jedem Stromwertabschnitt (8) ein Stromwertanschluss (9) zugeordnet ist und dass jeder Stromwertabschnitt (8) eine solche Windungszahl aufweist, dass das Produkt aus der Windungszahl und dem dem jeweiligen Stromwertanschluss (9) zugeordneten Nennstrom stets gleich ist.
2. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler (1 ) so ausgelegt ist, dass bei einem Primärstrom von 50 bis 100% des jeweiligen Nennstromes des jeweiligen Stromwertanschlusses (9) eine im wesentlichen lineare Zuordnung zwischen der Feldstärke einerseits und der Induktion andererseits besteht.
3. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromistwert-Überwachungs Schaltung (2) eine Brückenschaltung (10) aus drei Brückenwiderständen (11) und aus einer Zenerdiode (12) aufweist.
4. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromistwert-Überwachungsschaltung (2) eine Gleichrichterdiode (13) und ein aus mehreren Widerständen (14,15,16) bestehendes Widerstandsnetzwerk

(17)aufweist, dass die Gleichrichterdiode (13) und das Widerstandsnetzwerk (17) in Reihe geschaltet sind, dass die Reihenschaltung aus der Gleichrichterdiode (13) und dem Widerstandsnetzwerk (17) an die Sekundärwicklung (6) des Stromwandlers (1) angeschlossen ist und dass der Brückeneingang ( 18) der Brückenschaltung ( 10) an das Widerstandsnetzwerk (17) angeschlossen ist.
5. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückenschaltung (10) ein Speicherkondensator (19) parallel geschaltet ist.
6. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückenschaltung (10)

eine Zenerdiode (20) parallel geschaltet ist.
7. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis

6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückeneingang (18) der Brückenschaltung (10) über eine Koppeldiode (21) an das Widerstandsnetzwerk ( 17) angeschlossen ist.
8. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromistwert-Über-wachungsschaltung einen Steuertransistor aufweist und die Steuerstrecke des Steuertransistors an den Brückenausgang der Brückenschaltung angeschlossen ist.
9. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromistwert-Über-wachungsschaltung (2) eine Darlingtonstufe (23) aufweist und dass die Steuerstrecke (24) der Darlingtonstufe (23) an den Brückenausgang (25) der Brückenschaltung (10) angeschlossen ist.
10. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichrichterdiode (26), ein Strombegrenzungswiderstand (27), eine Zenerdiode (28), ein Verzögerungsnetzwerk (29) aus Verzögerungskondensatoren (30,31) und Verzögerungswiderständen (32,33) und ein Hilfstransistor (34) vorgesehen sind, dass die Gleichrichterdiode (26), der Strombegrenzungswiderstand (27) und die Zenerdiode (28) in Reihe geschaltet sind, dass die Reihenschaltung aus der Gleichrichterdiode (26), dem Strombegrenzungswiderstand (27) und der Zenerdiode (28) an die zweite Sekundärwicklung (7) des Stromwandlers (1) angeschlossen ist, dass die Basis (35) des Hilfstransistors (34) über das Verzögerungsnetzwerk (29) an die Verbindung zwischen dem Strombegrenzungswiderstand (27) und der Zenerdiode (28) angeschlossen ist und dass bei durchgeschaltetem Hilfstransistor der Überlastschutzschalter (3) nicht ansprechen kann.
11. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsnetzwerk (29) aus zwei Verzögerungsstufen (36,37) besteht, dass die erste Verzögerungsstufe (36) aus einem ersten Verzögerungskondensator

(30) und einem damit in Reihe geschalteten ersten Verzögerungswiderstand (32) besteht, während die zweite Verzögerungsstufe (37) aus einem zweiten Verzögerungskondensator

(31) und einem parallel dazu geschalteten zweiten Verzögerungswiderstand (33) besteht, und dass die zweite Verzögerungsstufe (37) über eine Koppeldiode (38) an die erste Verzögerungsstufe (36) angeschlossen ist, während die Basis (35) des Hilfstransistors (34) über einen Basiswiderstand (39) an die zweite Verzögerungsstufe (37) angeschlossen ist.
12. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Verzögerungskondensator (30) die Schaltstrecke (40) eines Entladetransistors (41) parallel geschaltet ist.
13. Überlastschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungsschaltung (4) eine Gleichrichterdiode (49), einen Speicherkondensator (50) und eine dem Speicherkondensator (50) parallel geschaltete Zenerdiode (51) aufweist, dass die Gleichrichterdiode (49) und die Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator (50) und der Zenerdiode (51) in

Reihe geschaltet sind und dass die Reihenschaltung aus einerseits der Gleichrichterdiode (49) und andererseits der Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator (50) und der Zenerdiode (51) an die zweite Sekundärwicklung (7) des Stromwand-lers (1) angeschlossen ist.