DD213102A5 - Schutzschaltung fuer ein kapazitives vorschaltgeraet - Google Patents

Abstract

Eine Schutzschaltung (22) fuer eine mit einem kapazitiven Vorschaltgeraet (14, 16, 18) versehene Last (11) bewirkt einen reduzierten Laststrom im Falle eines Lichtbogens. Der Lastwechselstrom wird zu einer Zeit kurz nach einem Laststromnulldurchgang gemessen; wenn ein von null verschiedener Laststrom vorhanden ist, arbeitet die Last (11) normal und es wird keine Massnahme ergriffen, wenn dagegen der Laststrom auf einer Groesse von im wesentlichen null bleibt, was Lichtbogenzustaende in der Schaltung anzeigt, wird der normale Lastbetrieb blockiert.

Description

Titel der Erfindung

Schutzschaltung für ein kapazitives Vorschaltgerät

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Lastvorschaltgeräte und betrifft insbesondere eine neue Schutzschaltung zum Verringern des Laststroms im Falle von lichtbogenartigen Zuständen in einem kapazitiven Vorschaltgerät oder Ballast oder in einer zugeordneten Last.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, Lasten mit Hilfe eines stromregelnden Vorschaltgerätes zu regeln. Typisch wird eine veränderbare Ballastimpedanz mit einer Last in Reihe geschaltet, wie beispielsweise in dem kapazitiven Vorschaltgerät, das den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin bildet, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 379 393, vom 18. Mai 1982 in Anspruch genom-

men worden ist. Ein kapazitives Vorschaltgerät kann in Verbindung mit einer LastwiderStandsregelschaltung benutzt werden, wie sie in noch einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben ist, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 382 875, vom 28. Mai 1982 in Anspruch genommen worden ist. Die Lastwiderstandsregelschaltung schützt jedoch nicht das kapazitive Vorschaltgerät oder die zugeordnete Last vor nachteiligen Auswirkungen eines Lichtbogens oder eines lichtbogenartigen Zustands, der in dem Leistungskreis auftritt. Diese Lichtbögen können sich ergeben, wenn eine schlechte Verbindung mit der speisenden Quelle besteht oder wenn ein Schaltvorgang in einem in dem Stromkreis vorgesehenen Steuerschalter od.dgl. nicht richtig ausgeführt wird. Wenn ein lichtbogenartiger Zustand während einer Stromquellennetzperiode aufgetreten ist, wird typisch der lichtbogenartige Zustand bis zu einem natürlichen Nulldurchgang des Netz- und Laststroms andauern, wobei in dem Punkt des natürlichen Nulldurchgangs.der Lichtbogen erlöschen, aber einen stark ionisierten Spalt zurücklassen wird. In einem kapazitiven Vorschaltgerät eilt die Kondensatorspannung dem Strom im.wesentlichen um 90° nach, wodurch die Kondensatorspannung in dem Augenblick, in welchem der Lichtbogen erlischt, auf einer Netzspitze ist und dazu tendiert, auf dem Spitzenwert zu bleiben. Wenn die Netzspannung von diesem Spitzenwert sinusförmig abfällt, nimmt das Potential an einem stark ionisierten Spalt, der durch den lichtbogenartigen Zustand verursacht wird, zu, bis ein Durchschlagpotential erreicht wird, bei dem sich der Lichtbogen von selbst wieder herstellt. Die in dem Kondensator des Vorschaltgerätes gespeicherte Energie wird plötzlich in die Last abgegeben und dabei, nur durch den Lastwiderstand begrenzt. Bei einer Wiederzündzeit von etwa einer halben Periode komnt es daher zur maximalen Energieübertragung auf die Last, und die Last oder ein Teil des Vorschaltgeräts kann augenblicklich zerstört werden. Es ist

deshalb äußerst erwünscht, diese zerstörerischen Ströme durch Erkennen des Auftretens eines Lichtbogens und durch Vorsehen einer geeigneten Einrichtung zum Verringern der aus der Ballastkapazität unter diesen Bedingungen verfügbaren Energie zu eliminieren oder zu verringern.

Ziel der Erfindung

Ziel 'der Erfindung ist es, die mangelhafte Zuverlässigkeit und schlechte Wirtschaftlichkeit im Betrieb zu vermeiden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Schaltung zu schaffen zum Schutz eines kapazitiven Vorschaltgeräts und der mit diesem verbundenen Last im Falle von lichtbogenartigen Zuständen.

Gemäß der Erfindung wird die Größe des durch eine Last fließenden Stroms kurz nach einem Laststromnulldurchgang abgetastet, um festzustellen, ob ein lichtbogenartiger Zustand existiert. Wenn der abgetastete Strom kurz nach dem Laststromnulldurchgang eine von null verschiedene Größe hat, arbeitet die Last unter normalen Bedingungen, und es wird keine Schutzmaßnahme ergriffen. Falls dieser abgetastete Strom im wesentlichen die Größe null hat, wird angenommen, daß ein lichtbogenartiger Zustand aufgetreten ist, und es werden innerhalb des kapazitiven Vorschaltgeräts Schutzmaßnahmen freigegeben, um eine mögliche Zerstörung des Vorschaltgeräts und/oder der zugeordneten Last zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung.für ein Vorschaltgerät, das parallel an einer Wechselstronquelle ein kapazitives Element in Reihe mit einer Last und einer Schaltvorrichtung hat, ist gekennzeichnet durch:

einen Nulidurchgangsdetektor zum Erkennen eines Laststromnulldurchgangs; und

eine Einrichtung zum Abtasten der Größe des durch die Last fließenden Stroms zu einer Zeit nach dem erkannten Laststromnulldurchgang und zum Sperren der Schaltvorrichtung, um zu verhindern, daß ein nennenswerter Laststrom durch diese fließt, wenn die Laststromgröße bei der Abtastung im wesentlichen null ist.

In einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel, in dem das Vorschaltgerät ein kapazitives Hauptelement enthält, das immer mit der Last in Reihe liegt, und ein kapazitives Hilfselement, das zu dem kapazitiven Hauptelement durch die Wirkung einer Schaltvorrichtung wahlweise paral-IeI geschaltet wird, die für einen Teil einer Netzperiode betätigt wird, welcher so gewählt wird, daß der Strom in der Last auf einem konstanten Viert gehalten wird, wird das Erkennen eines lichtbogenartigen Zustands benutzt, um das Leiten der Schaltvorrichtung zu verhindern, wodurch der Strom in der Last und dem kapazitiven Vorschaltgerät auf den minimalen Schaltungsstrom begrenzt wird, der durch den Wert der Hauptballastkapazität festgelegt ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Abtast- und Sperreinrichtung eine Einrichtung zum Abtasten der Größe des Laststroms zu einer bestimmen Zeit nach jedem erkannten Nulldurchgang und eine Einrichtung die, wenn der abgetastete Laststromfluß im wesentlichen die Größe null hat, anspricht, und die Schaltvorrichtung sperrt.

Es ist zweckmäßig, daß die Abtasteinrichtung einen ersten monostabilen Multivibrator, der einen Ausgangsimpuls liefert, welcher bei dem Laststromnulldurchgang beginnt und nach dem vorbestimmten Zeitintervall endigt, und ein Abtastelement enthält, das einen Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Zustand bei einer im wesentlichen null betragenden bzw. einer im wesentlichen von null verschiedenen Laststromgröße an einem ersten Eingang auf die Beendigung des ersten Multivibratorausgangsimpulses an einem zweiten Eingang hin hat.

- 5 Dabei kann das Abtastelement ein D-Flipflop sein.

Vorzugsweise ist die Zeitdauer des ersten monostabilen Multivibrators nicht größer als etwa 1 ms.

Die Sperreinrichtung ist vorteilhafterweise ein zweiter monostabiler Multivibrator, der einen Impuls vorbestimmter Dauer zum Sperren der Schaltvorrichtung auf den ersten Ausgangszustand des Abtastelements hin liefert.

Ferner kann es zweckmäßig sein, daß die Last mit Netzfrequenz arbeitet und der Sperrimpuls wenigstens die Zeitdauer der halben Netzschwingungsperiode hat.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung enthält die Abtast- und Sperreinrichtung: ein erstes Flipflop, das einen Ausgang hat, der auf das Erkennen des Laststromnulldurchgangs hin auf einen ersten Signalwert gesetzt wird, und einen Rücksetzeingang zum Rücksetzen des Zustands des Ausgangs auf einen anderen Signalwert; einen Zähler, der ein Ausgangssignal erst dann liefert, nachdem eine voreinstellbare Anzahl von periodischen Taktsignal impuls en gezählt worden ist, und einen Rücksetzeingang hat, der das Zählen blockiert, wenn er den anderen Signalwert aus dem ersten Flipflop empfängt; wobei der Ausgang des ersten Flipflops bei jedem Zählerausgangssignal auf den anderen Signalwert rückgesetzt wird; und ein zweites Flipflop, das einen Ausgang, einen ein Laststromgrößensignal empfangenden ersten Eingang und einen das Zählerausgangssignal empfangenden zweiten Eingang hat, um ein Schaltvorrichtungssperrsignal an seinem Ausgang immer, dann abzugeben, wenn das Signal an dem zweiten Eingang anzeigt, daß eine Laststromgröße von im wesentlichen null vorhanden ist, wenn der erste Eingang das Zählerausgangssignal empfängt.

Vorzugsweise enthält der Nulldurchgangsdetektor eine Quelle,

die ein Betriebspotential in bezug auf ein gemeinsames Potential liefert; ein erstes Widerstandselement mit einer ersten Klemme, die mit dem Betriebspotential verbunden ist, und mit einer zweiten Klemre; einen ersten und einen zweiten Transistor, die jeweils eine Kollektorelektrode haben, die miteinander und mit der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements verbunden sind, sowie eine zweite Elektrode, die mit dem gemeinsamen Potential verbunden ist, und eine dritte Elektrode,- die ein Signal empfängt, das die Laststromgröße darstellt; und eine Festkörpervorrichtung, die das Signal an der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements empfängt und ein Detektorausgangssignal liefert, das einen ersten Zustand hat, wenn der Laststrom im wesentlichen die Größe null hat, und einen weiteren Zustand bei allen anderen Größen des Laststroms.

Es ist zweckmäßig, daß die Basiselektrode des ersten Transistors und die Emitterelektrode des zweiten Transistors das Laststromgrößensignal empfangen und daß die Emitterelektrode des ersten Transistors und die Basiselektrode des zweiten Transistors mit dem gemeinsamen Potential verbunden sind.

Die Festkörpervorrichtung kann ein Transistor mit einer Basiselektrode, die mit der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements verbunden ist, einer Emitterelektrode, die mit dem gemeinsamen Potential verbunden ist, und mit einer Kollektorelektrode sein, an der das Detektorausgangssignal vorhanden ist, und ein zweites Widerstandselement kann zwischen die Kollektorelektrode des dritten Transistors und die Betriebspotentialquelle geschaltet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält der Nulldurchgangsdetektor einen Komparator mit einem ersten Eingang, mit einem zweiten Eingang, der mit einem Referenz-

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potential verbunden ist, und mit einem Ausgang, der ein Ausgangssignal liefert, das in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand ist, wenn die Größe eines Signals an dem ersten Eingang größer bzw. kleiner als die Größe des Referenzpotentials an dem zweiten Eingang ist, ein in einer Richtung leitendes Element, das die Laststromschwingung empfängt, und ein Netzwerk, das zwischen das in einer Richtung leitende Element und den ersten Eingang geschaltet ist, um zu bewirken, daß der 'Komparatorausgangssignalzustand bei einem vorbestimmten Punkt auf der Laststromschwingung nach einem Nulldurchgang derselben umschaltet.

Ferner kann es zweckmäßig sein, daß die Abtast- und Sperreinrichtung ein Flipflop, das einen Ausgang hat, der auf einen ersten und auf einen zweiten Zustand bei einem Signal an einem ersten Eingang bzw. bei einer Signalflanke vorbestimmter Polarität an einem zweiten Eingang setzbar ist, wobei der erste Eingang des Flipflops ein Freigabesignalvor der Zeit empfängt, zu der der vorbestimmte Punkt auf der Laststromschwingung erreicht wird, um den ersten Ausgangssignalwert zu liefern und das Sperren der Schaltvorrichtung zu verhindern, und eine Einrichtung enthält, zum Versorgen des zweiten Eingangs mit der Flanke vorbestimmter Polarität nach dem Nulldurchgang nur dann, wenn die Größe des Laststroms im wesentlichen null bleibt.

Dabei weist die die Flanke liefernde Einrichtung vorzugsweise eine Einrichtung auf, die mit dem Netzwerk zusammenwirkt, um den ersten Eingang des Komparators auf einen Signalwert vorzuspannen, damit das Komparatorausgangssignal sich in der vorbestimmten Polaritätsrichtung nur dann ändert, wenn ein Laststrom von im wesentlichen null an dem vorbestimmten Punkt nach dem Nulldurchgang der Laststromschwingung fließt.

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Ausführungsbeispiele

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

^Fig· 1 ein Blockschaltbild einer Last und eines

dafür vorgesehenen kapazitiven Vorschaltgeräts,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform

eines kapazitiven Vorschaltgeräts und einer dafür vorgesehenen Schutzschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2a ein Schaltbild einer weiteren Ausführungs-

form der Schutzschaltung zur Verwendung in der Ausführungsform nach Fig. 2 und

Fig. 3 ein Schaltbild eines Vorschaltgeräts das

mit digitaler Logik implementiert ist, und von noch einer weiteren Schutzschaltung nach der Erfindung, die bei diesem Vorschaltgerät verwendbar ist.

Gemäß Fig. 1 wird ein kapazitives stromregelndes Vorschaltgerät (Ballast) 10 bei einem Lastwiderstand 11 der Größe !^.benutzt. Eine Schaltvorrichtung 12 ist mit der Last 11 und mit einem ersten kapazitiven Element 14 des Vorschaltgeräts 10 zwischen zwei Netzklemmen L und L„ in Reihe, ge-

schaltet. Ein zweites kapazitives Element 16 ist mit einer Schaltvorrichtung 18 in Reihe parallel an den ersten Kondensator 14 angeschlossen. Die Schaltvorrichtung 18 enthält eine Vorrichtung 18a, deren Leiten steuerbar ist, wie beispielsweise ein Leistungs-MOSFET od.dgl., zu dem ein in'einer Richtung leitendes Element 18b, wie beispielsweise eine Diode od.dgl., parallel geschaltet ist. Eine Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 empfängt an einem ersten Eingang 20a, der mit der Netzseite .der Last 11 verbunden ist, ein Signal in bezug auf eine gemeinsame Klemme 20b dieser Schaltung. Die Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung gibt an einem Ausgang 20c ein Signal an die Steuervorrichtung 18a ab. Die Kondensatoren 14 und bilden eine veränderbare Ballastimpedanz in Reihe mit der Last; der Kondensator 14 ist immer in Reihe mit der Last und bildet eine maximale Ballastimpedanz, während der Kondensator 16 für einen einstellbaren Bruchteil der Netzperiode zu dem Kondensator 14 parallel geschaltet wird. Wenn die Schaltvorrichtung 18 für eine ganze Periode geschlossen bleibt, wird der Last eine minimale Ballastimpedanz dargeboten. Wenn ein Lichtbogen in einem Leistungskreis auftritt, beispielsweise wegen einer schlechten Lampenfassungsverbindung oder einer nicht schnappenden Schaltvorrichtung 12, kann die Last 11 (beispielsweise eine Glühlampe od.dgl.) augenblicklich zerstört werden. Häufig wird bei einem Lichtbogenzustand die Festkörperschaltvorrichtung 18a ebenfalls augenblicklich zerstört.

In Fig. 2, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wird eine Schutzschaltung 22 mit der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 benutzt, um eine Zerstörung der Schaltvorrichtung 18a und/oder der Last 11 zu verhindern. Die Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 hat eine erste Eingangsklemrne 20a, die mit einer ersten Netzleitung L₁ verbunden ist, und eine zweite Eingangsklemme 20b, die mit der anderen Netzleitung L_ verbunden

ist. Ein Gleichrichter 30 bildet in Verbindung mit einem Stromversorgungsfilter 32 (der einen Reihenwiderstand 32a und eine Parallelfilterkapazität 32b enthält) eine Quelle positiven Betriebspotentials +V in bezug auf die gemeinsame Klemme 20c, die mit dem Schaltungsnull verbunden ist. Der Lastwiderstand 11 ist zwischen die erste Eingangsklemme 20a und .eine Hilfseingangsklemme 2Od geschaltet. Ein Abfühlwiderstandselement 34 der Größe R_g ist zwischen die Hilfseingangsklemme 2Od und die gemeinsame Klemme 20c geschaltet. An dem Widerstand 34 fällt eine Spannung ab, die zu dem Laststrom proportional ist; diese Spannung wird über einen Widerstand 36 an den nichtinvertierenden Eingang 38a eines ersten Komparators 38 angelegt. Die Spannung an der Last (an dem Eingang 20a) wird über einen Spannungsteiler 40 (der ein Reihenwiderstandselement 40a und ein Parallelwiderstandselement 40b enthält) an den nichtinvertierenden Eingang 42a eines weiteren Komparators 42' angelegt. Die invertierenden Eingänge 38b und 42b der Komparatoren 38 bzw. 42 sind gemeinsam mit einem Referenzpotential an der Anzapfung eines weiteren Spannungsteilers 44 verbunden, der aus einem ersten und einem zweiten Widerstandselement 44a und 44b besteht, die zwischen das Betriebspotential +V und das gemeinsame Potential geschaltet sind. Die Ausgänge 38c und 4 2c der Komparatoren 38 bzw. 42 sind über Vorwiderstände 46 bzw. 48 mit dem positiven Betriebspotential und außerdem einzeln mit dem Eingang eines zugeordneten Inverters 50 bzw. 52 verbunden. Ein Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden ersten NAND-Gatters 54 ist mit dem Ausgang 38c des ersten Komparators und mit dem Ausgang des zweiten Inverters 52 verbunden. Ein Eingang eines zweiten NAND-Gatters 56 ist mit dem Ausgang 4 2c des zweiten Komparators verbunden, während der andere Eingang mit dem Ausgang des ersten Inverters 50 verbunden ist. Der Ausgang des Gatters 54 ist über einen Vorspannungswiderstand 58 mit der Basiselektrode eines PNP-Transistors 60 verbunden, dessen Emit-

terelektrode über einen weiteren Widerstand 62 mit dem positiven Betriebspotential +V verbunden ist. Die Kollektorelektrode des'Transistors 60 ist über einen Widerstand 64 mit zwei in Reihe geschalteten Integrierkondensatoren 66a und 66b verbunden. Die Integrierkondensatoren sind außerdem über einen Widerstand 68 und eine Diode 70 mit dem Ausgang des Gatters 56 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 66a und 66b ist mit dem gemeinsamen Potential über einen Widerstand 72 und außerdem über einen Reihenwiderstand 74 und eine Diode 76 mit der zweiten Netzeingangsklemme 20b der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen 64 und 68 und dem Kondensator 66a ist mit dem invertierenden Eingang 78a eines weiteren Komparators 78 verbunden. Dessen nichtinvertierender Eingang 78b ist mit einem einen linearen Spannungsanstieg erzeugenden Kondensator 80 verbunden, der einen konstanten Strom aus einer Konstantstromquelie 82 empfängt. Die Konstantstromquelle enthält einen PNP-Transistor 82a, dessen Kollektorelektrode mit dem Kondensator 80 verbunden ist. Die Basiselektrode des Transistors 82a ist mit Massepotential über einen Widerstand 82b und mit dem positiven Betriebspotential über zwei Dioden 82c und 82d verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 82a ist mit dem Betriebspotential +V über einen Stromeinstellwiderstand 82e verbunden. Der Ausgang 78c des dritten Komparators ist mit einem ersten Rücksetzeingang R eines Speicherflipflops 84 verbunden. Der Speicherflipflopausgang 84a ist über einen Widerstand 86 mit dem Ausgang 2Oe der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 und von diesem aus mit der Gateelektrode .der Schaltvorrichtung 18a verbunden. Ein Widerstandselement 88 und eine Reihendiode 90 sind zwischen den Eingang 78b des dritten Komparators und den Ausgang 84a des Speicherflipflcps geschaltet. Der Rücksetzeingang R des Speicherflipflops 84 ist außerdem mit dem Betriebspotential +V über ein weiters Widerstandselement 92 verbunden. Ein Setz-

eingang S des Speicherflipflops 84 ist mit dem gemeinsamen Potential über einen Widerstand 94 und mit dem Betriebspotential +V über einen Widerstand 96 verbunden. Der Setzeingang S ist außerdem über einen Kondensator 98 mit dem Ausgang 100a eines vierten !Comparators 100 verbunden. Der Komparatorausgang 100a ist mit dem Betriebspotential +V über einen Vorwiderstand 102 verbunden. Der invertierende Eingang 100b des !Comparators 100 ist mit dem gemeinsamen Potential verbunden, während sein nichtinvertierender Eingang 100c über einen Widerstand 104 mit dem ersten Eingang 20a der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 verbunden ist. Zwei Schutzdioden 106a und 106b sind einerseits mit dem Eingang 100c und andererseits mit dem gemeinsamen Potential bzw. dem Betriebspotential verbunden.

Gemäß der Erfindung hat die Schutzschaltung 22 einen ersten Eingang 22a, der die Netzspannung über die erste Netzleitung L₁ empfängt, und einen Ausgang 22b, der mit einem weiteren Eingang 2Of der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 und von diesem aus mit einem zweiten Rücksetzeingang R' des Speicherflipflops 84 verbunden ist. .Die Schutzschaltung 22 enthält einen Nulldurchgangsdetektor 108, der einen ersten Transistor 110 hat, dessen Basiselektrode mit dem gemeinsamen Potential, dessen Emitterelektrode über einen Widerstand 112 mit dem Eingang 22a und dessen Kollektorelektrode über einen Lastwiderstand 114 mit dem positiven Betriebspotential +V verbunden ist. Die Emitterelektroden eines zweiten und eines dritten Transistors 116 bzw. 118 sind mit dem gemeinsamen Potential verbunden, während die Kollektorelektrode des Transistors 116 und die Basiselektrode des Transistors 118 mit der Verbindung zwischen dem Widerstand 114 und der Kollektorelektrode des Transistors 110 verbunden sind. Die Basiselektrode des Transistors 116 ist mit der Emitterelektrode des Transistors 110 ver-

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bunden. Die Kollektorelektrode des Transistors 118 ist über einen Ausgangswiderstand 120 mit dem Betriebspotential +V verbunden. Die Kollektorelektrode des Transistors 118 ist außerdem mit dem Eingang B eines ersten monostabilen Multivibrators 125 verbunden, dessen Eingang A mit dem Massepotential verbunden ist. Eine Zeitsteuerkapazität 127 und ein Zeitsteuerwiderstand 128 sind mit dem ersten monostabilen Multivibrator 125 verbunden, um dessen Ausgangsimpulsdauer festzulegen. Der Ausgang Q des monostabilen Multivibrators 125 ist mit dem Takteingang C eines D-Flipflops 130 verbunden, dessen Dateneingang D mit der Kollektorelektrode des Transistors 118 verbunden ist. Der Ausgang Q des Flipflops 130 ist mit dem Eingang B eines zweiten monostabilen Multivibrators verbunden. Der Eingang A des Multivibrators 135 ist mit Massepotential verbunden, und ein kapazitives Zeitsteuerelement 137 sowie ein Widerstandszeitsteuerelement 138 sind mit ihm verbunden, um die Dauer des Impulses an seinem Ausgang Q festzulegen. Der Ausgang Q ist mit dem Schutzschaltungsausgang 22b und von diesem aus mit-dem zweiten Rücksetzeingang R" des Speicherflipflops 84 in der Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 verbunden. Die monostabilen Multivibratoren 125 und 135 können integrierte Schaltungen sein, wie beispielsweise die auf dem Markt befindliche integrierte CMOS-Schaltung 4528 od.dgl.

Im Betrieb fühlt die Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20 den durch die Last 11 fließenden Strom und die Spannung an der Last 11 ab, um die Kondensatoren 66 zu laden oder zu entladen und so die Zeit festzulegen, während der die Spannung an einem Eingang des Komparators 78 gleich dem linearen Spannungsanstieg an dem anderen Eingang ist. Das Speicherflipflop 84 wird durch den Komparator 100 bei einem Netzspannungsnulldurchgang gesetzt und, wenn die integrierende kapazitive Spannung gleich dem linearen Spannungsanstieg ist, rückgesetzt, um so das

Zeitintervall festzulegen, während welchem Strom-durch den Kondensator 16 und somit der Laststrom durch den Widerstand R_x fließt:

In dem Fall eines Lichtbogens wird eine als Last 11 benutzte Niederspannungslampe überleben, wenn (1) das Verhältnis der Kapazitäten 14 und 16 etwa 1:1 beträgt und (2) die Vorrichtung 18a, deren Leiten steuerbar ist, abgeschaltet ist, um den durch die Last fließenden Lichtbogenstrom zu reduzieren. Das erfolgt durch die Schutzschaltung 22. Unter normalen Betriebsbedingungen sollte jedesmal dann, wenn der Laststrom 11 in der einen oder anderen Richtung durch den Wert null geht, der Laststrom sofort anschließend einen von null verschiedenen Wert annehmen; d.h., der Absolutwert des durch die Last fliessenden Stroms (oder der Spannung an der Last) sollte eine von null verschiedene Größe sein, ausgenommen bei dem Nulldurchgang desselben. Falls ein Lichtbogen in Reihe mit der Last und dem System 10 auftritt, wird der Laststrom und/oder die Lastspannung für eine Zeitspanne null, bleiben, bis ein Lichtbogenwiederzünapotential erreicht wird. Ein potentieller Lichtbogenzustand wird daher erkannt, indem der Laststrom überwacht und festgestellt wird, ob dieser Strom eine kurze Zeit nach dem Laststromnulldurchgang noch im wesentlichen die Größe null hat.

Demgemäß liefert der Nulldurchgangsdetektor 108 an der Kollektorelektrode des Transistors 118 bei jedem Nulldurchgang einen Signalwert L und zu allen anderen Zeiten einen Signalwert H, wenn die Last in Betrieb ist und ein von null verschiedener Laststrom fließt. Die Vorderflanke des L-Signals triggert bei einem Nulldurchga-ng den monostabilen Multivibrator 125, um daran anschließend eine kurze Zeitverzögerung zu erzeugen. Beispielshalber wird eine Zeitverzögerung von 1 ms benutzt; es kann jedoch ebenso gut eine längere oder eine kür-

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zere Verzögerung benutzt werden. Nach der durch den monostabilen Multivibrator 125 erzeugten Verzögerung steigt dessen Q-Ausgangssignal auf einen Signalwert 1 und wird in das Flipflop 130 getaktet, wobei dieser Signalwert dann an dem Ausgang des Detektors 108 vorhanden ist. Wenn dieses Takten eine gewisse Zeit, z.B. 1 ms, nach dem Nulldurchgang erfolgt, zeigt der Signalwert an dem Ausgang Q, daß ein Lichtbogenzustand vorhanden ist, nur dann an, wenn die Spannung an dem Eingang des Flipflops 130 noch auf einem Signalwert L ist. Demgemäß bleibt der Signalwert an dem Ausgang Q des Flipflops 130 auf einem H-Wert, wenn keine Lichtbogenbildung erfolgt, fällt aber auf einen Signalwert L, wenn eine Lichtbogenbildung vorhanden ist. Der Abfall der Spannung an dem Ausgang Q bei Vorhandensein eines Lichtbogens dient zum Triggern des monostabilen Multivibrators 135. Der Ausgang Q des Multivibrators 135 führt normalerweise den Signalwert 1, wodurch das Rücksetzen des Speicherflipflops 84 an dessen Rücksetzeingang R¹ verhindert wird. Im Falle eines Lichtbogenzustands bewirkt das Triggern des Multivibrators 135, daß dessen Ausgang Q auf einen Signalwert 0 für ein Zeitintervall abfällt, welches durch die Zeitsteuerkapazität 137 und den Zeitsteuerwiderstand 138 festgelegt wird. Wenn das Signal an dem Ausgang Q auf einen Signalwert L fällt, bewirkt das L-Betätigungssignal an "dem Rücksetzeingang R' des Speicherflipflops 84, daß ein Signalwert L an dem Speicherflipflopausgang 84a erscheint. Auf den- Signalwert L an dem Ausgang 84a hin hört das Leiten der Vorrichtung 18a auf, und die Spannung an dem einen linearen Spannungsanstieg erzeugenden Kondensator 80 wird durch die Wirkung der Diode 90 auf einem Signalwert L festgeklemmt. Die Beseitigung der Ansteuerung der Vorrichtung 18a und das Festklemmen der Spannung des Kondensators 80 werden für die Dauer des L-Signalwerts des Q-Ausgangsimpulses aufrechterhalten, die so lang wie gewünscht sein kann, aber größer als eine

halbe Periode der Netzschwingung sein muß, z.B. größer als 1/120 Sekunde; für den Multivibrator 135 wurde eine willkürliche Impulsdauer von 220 ms gewählt. · Wenn der Multivibrator die Zeitsperre erreicht, wird das Speicherflipflop gelöst und an seinem Eingang S-durch die Wirkung des Komparators 100 bei dem nächsten Netzschwingungsnulldurchgang wieder gesetzt. Der Laststrom wird wieder zu einer durch den Multivibrator 125 festgelegten Zeit (z.B. 1 ms) nach diesem Nulldurchgang, der das neue Eingangssignal an dem Setzeingang S ergibt, abgetastet; wenn der Lichtbogenzustand aufgehört hat, geht der normale Betrieb weiter; wenn der Lichtbogenzustand noch vorhanden ist, wird der zweite Rücksetzeingang R¹ des Speicherflipflops wieder gespeist, um eine Beschädigung zu verhindern. So lange der Lichtbogenzustand vorhanden ist, wird daher der Laststrom auf einen sicheren Grenzwert kurz nach jedem Laststromnulldurchgang reduziert, bei dem ein Versuch gemacht wird, den normalen Lastbetrieb herzustellen. Nur dann,wenn der Lichtbogen beseitigt ist, wird der volle Laststrom durch die Last 11 fließen.

Wenn ein periodisches Systemtaktsignal CLK vorhanden ist, beispielsweise auf einer Leitung 151 in Fig. 2a, können die beiden monostabilen Multivibratoren 125 und 135 durch einen oder mehrere digitale Zähler ersetzt werden, wodurch sich eine zuverlässigere Zeitsteuerung ergibt. Daher wird der Ausgang an der Kollektorelektrode des Transistors 118 des Nulldurchgangsdetektors 108 mit dem Eingang D des Flipflops 130 und außerdem über einen Inverter 152 mit dem Setzeingang S eines RS-Flipflops 154 verbunden. Der Ausgang Q des Flipflops 154 ist mit dem Rücksetzeingang R eines voreinstellbaren Zählers 156 verbunden, der einen Takteingang G hat, welcher die CLK-Impulse auf der Leitung 15 1 empfängt. Der Ausgang Q des Zählers 156 ist mit., seinem Voreinstell-Freigabe-Eingang PE, mit einem Rücksetzeingang R des Flipflops 154 und mit dem Takteingang C

des Flipflops 130 verbunden. Das Schutzschaltungsausgangssignal an dem Ausgang 22b wird an dem Ausgang Q des Flipflops 130 abgenommen. Die Voreinstelleingänge Pq-^_n des voreinstellbaren Zählers 156 werden auf bekannte Weise durch Verbindung mit Masse- oder positiven Potentialen beschaltet, damit sich ein gewünschter voreinstellbarer Zählwert ergibt, der in Verbindung mit der Frequenz der CLK-Impulse auf der Leitung 151 eine gewünchte Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in weichem der Rücksetzeingang R gesperrt wird, und dem Zeitpunkt, in welchem der. Ausgang Q des Zählers 156 freigegeben wird, ergibt. Normalerweise ist das Flipflop 154 in einem Rücksetzzustand und dessen Ausgang Q ist auf dem Signalwert H, wodurch der Zähler 156 rückgesetzt und das Zählen in diesem verhindert wird; der Takteingang C des Flipflops 130 ist auf einem Signalwert L, wodurch das Hindurchtakten der Information von dem Eingang D zu dem Ausgang Q und dem Schutzschaltungsausgang 22b verhindert wird.

Bei jedem Laststromnulldurchgang fällt das Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors 108 auf einen Signalwert L, was einen Signalwert H an dem Eingang S des Flipflops ergibt. Daraufhin fällt das Q-Ausgangssignal des Flipflops 154 auf einen Signalwert L, wodurch das Rücksetzsignal an dem Zähler 156 beseitigt und dieser Zähler freigegeben wird, damit er die CLK-Impulse zählt, bis der voreingestellte Zählwert erreicht wird. Beim Erreichen des voreingestellten Zählwertes wird der Ausgang Q des Zählers 156 freigegeben, was folgende Konsequenzen hat: das Flipflop 154 wird rückgesetzt, wodurch der Rücksetzsignalwert an dem Eingang R des Zählers 156 wieder hergestellt und bewirkt wird, daS das Zählen in diesem aufhört; der Voreinstelleingang PE wird in dem Zähler 156 freigegeben, um den voreingestellten Zählwert in Vorbereitung auf ein weiteres Zählen der CLK-Impulse auf der Leitung 151 wieder in ihn zu laden; und ein Signalwert H wird an

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dem Takteingang C des Flipflops 130 eine gewisse Zeit nach einem Nulldurchgang erzeugt. Deshalb wird zu der Zeit, die durch die Taktimpulsfrequenz und den voreingestellten Zählwert in dem Zähler 156 festgelegt ist, der Ausgangssignalwert des Nulldurchgangsdetektors 108, der dann an dem Eingang D des Flipflops 130 vorhanden ist, zu dem Ausgang Q desselben getaktet. Wenn ein Lichtbogen vorhanden ist, fällt das Q-Ausgangssignal auf einen Signalwert L und bewirkt, daß die Ansteuerung der Schaltvorrichtung beseitigt wird. Wenn das Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors 108 auf einen Signalwert H zurückgekehrt ist, was anzeigt, daß kein Lichtbogenzustand vorhanden ist, befindet sich das Q-Ausgangssignal des Flipflops 130 auf einem Signalwert H und verhindert, daß der zweite Rücksetzeingang R' des Speicherflipflops 84 arbeitet, was fortgesetzten normalen Betrieb der Last ermöglicht.

Fig. 3 zeigt noch eine weitere gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform einer Lichtbogenschutzschaltung 22" zur Verwendung mit einer digitalen Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20'. Die Schaltung 20' enthält die beiden Komparatoren 38 und 4 2 mit den Rückkopplungswiderständen 138 bzw. 142 und den Spannungsteilern 40 und 44 wie in der Analogausführungsform der Schaltung 20. Der Komparatorausgang 38c ist über einen Inverter 50 mit dem Takteingang CLK eines voreinstellbaren Vor-Rückwärtszählers 150 verbunden. Der Inverter 50 bewirkt, daß· der Lastwiderstand nach einer Stromspitze abgefühlt wird; die Beseitigung des Inverters 50 bewirkt, daß das Abfühlen des Lastwiderstands vor einer Stromspitze erfolgt. Der Voreinstell-Freigabe-Eingang PE des Zählers 150 empfängt ein Strom-Ein-Kommando-Signal POC (aus einer nicht dargestellten Einrichtung), wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird. Der Zähler 150 wird in die Vor- oder in die Rückwärtszählbetriebsart auf das Signal an einem Vor-Rückwärts-Eingang U/D hin, das an dem Ausgang eines zwei Eingänge

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aufweisenden ODER-Gatters 152 abgegeben wird, versetzt. Ein Eingangssignal des Gatters 152 wird an dem Komparatorausgang 42c geliefert, während das andere Eingangssignal an dem Ausgang eines N Eingänge aufweisenden ODER-Gatters 154 geliefert wird. Jeder der N Eingänge des "Leer Abfühl"-Gatters 154 ist mit der Verbindung eines zugeordneten Q -Stufen-Ausgangs des Zählers 150 und dem zugeordneten P -Voreinstelleingang eines in einer Richtung zählenden Zählers 156 verbunden, wobei gilt 0<m£N. Der Zähler 156 ist ein voreinstellbarer Vorwärtszähler mit N+1 Stufen, bei dem der (N+1)-te Voreinstelleingang P_{n 1} mit dem positiven Betriebspotential verbunden ist. Der Voreinstelleingang P des N-stufigen Vor-Rückwärts-Zählers 150 ist ebenfalls mit dem positiven Betriebspotential +V verbunden, während die Eingänge P -P .. niedrigeren Stellenwerts alle mit dem gemeinsamen Potential verbunden sind. Ein Takteingang CLK des Zählers 156 empfängt das Ausgangssignal eines frei schwingenden Oszillators 158, der aus zwei Invertern 158a und 158b besteht, die durch zwei Widerstandselemente 158c und 158d und eine Zeitsteuerkapazität 158e miteinander verbunden sind. Der Voreinstell-Freigabe-Eingang PE des Zählers empfängt das Schaltvorrichtungsfreigabesignal an dem Ausgang 2Oe¹ über eine Differenzierschaltung 160, die aus einer differenzierenden Reihenkapazität 160a und einem Parallelwiderstand 160b an dem gemeinsamen Potential besteht. Das Ausgangssignal der Zählstufe Q ₁ mit dem höchsten Stellenwert des Zählers 156 wird an einem Steuerlogikausgang 20'f geliefert.

Ein erster Steuerlogikhilfseingang 20'g ist mit dem Rücksetzeingang R eines D-Flipflops 162 verbunden, während ein zweiter Steuerlogikhilfseingang 20'h mit dessen Dateneingang D verbunden ist. Der Logikschaltungseingang 20b¹ ist mit der Verbindung zwischen dem Hilfskondensator 16 und der Schaltvorrichtung 18 und über eine Begrenzungs-

schaltung 164, die aus einem ersten und einem zweiten Reihenwiderstand 164a, 164b und einer Schutzdiode 164c, die zwischen den Verbindungspunkt der beiden Widerstände und das positive Potential geschaltet ist, mit dem nichtinvertierenden Eingang 166a eines weiteren Komparators 166 verbunden. Der invertierende Eingang 166b des dritten Komparators 166 ist mit dem gemeinsamen Potential verbunden, während der Komparatorausgang 166c mit dem Takteingang C des Flipflops 162 verbunden ist. Wenn die Komparatoren 38, 42 und 166 ausreichend schnell wirken und ausreichend scharfflankige AusgangsSignalübergänge erzeugen, können die vorgenannten Verbindungen direkt hergestellt werden. Wenn ausreichend schnelle Signalübergänge an den Ausgängen 4 2c und 166c nicht erzeugt werden, können Schmitt-Trigger-Puffer 168 und 170 (gestrichelt .dargestellt, da wahlweise vorhanden) erforderlich sein, und der Inverter 50 kann, falls er benutzt wird, ein Schmitt-. Trigger-Inverter sein, um den Signalübergang an dem Ausgang 38c des ersten Komparators 38 zu beschleunigen.

Die Steuerlogik- und Gatetreiberschaltung 20' kann ohne die Lichtbogenschutzschaltung 22" betrieben werden, indem der Hilfsausgang 20'f mit dem ersten Hilfseingang 20'g durch einen Inverter 172 (gestrichelt dargestellt) verbunden wird und indem das positive Betriebspotential +V über die gestrichelt dargestellte Verbindung 174 mit dem zweiten Hilfseingang 20'h verbunden wird. Die Schaltung arbeitet dann folgendermaßen: Das Q-Ausgangssignal des Flipflops 162 wird auf den Signalwert 1 gesetzt und dadurch die Schaltvorrichtung 1.8 eingeschaltet, und zwar immer dann, wenn an dem Eingang 20b¹ durch den Komparator 166 ein Nulldurchgang erkannt wird. Die Schaltvorrichtung 18 bleibt leitend, bis das'Flipflop 162 durch das Erscheinen eines Impulses an dem Ausgang Q„ ₁ des Zählers 156 und damit an dem Ausgang 20'f rückgesetzt wird.

Dieser Signalwert erscheint, wenn der Zähler 156 durch Vorwärtszählen der Taktimpulse aus dem frei schwingenden Oszillator 158 ab einem Anfangszählwert gefüllt worden ist, der durch den Impuls an dem Voreinstell-Freigabe-Eingang PE auf das Starten des Steuerimpulses der Schaltvorrichtung in jeder Periode eingegeben worden ist. Der voreingestellte Zählwert, der so in den Zähler 156 eingegeben wird, wird durch die Q -Ausgangssignale des Zählers 150 bestimmt. Der Zählerstand in dem Zähler 150 wird um eins auf jeden Taktimpuls hin inkrementiert oder dekrementiert, der durch den ersten Komparator 38 in Richtung auf die Zeit hin, zu der die Spannung an dem Stromabfühiwiderstand 34 die Referenzspannung an dem Ausgang des Spannungsteilers 44 übersteigt, geliefert wird; die Richtung des Zählens wird somit durch die an den Komparator 42 angelegte Lastspannung gesteuert. Der.Zähler 150 tritt nie in den "vollen" Zustand ein. Wenn der Zähler 150 in dem "leeren" Zustand ist, würde eine zusätzliche Rückwärtszählung dessen Zustand plötzlich auf "voll" ändern; diese Bedingung wird durch das Gatter 154 abgefühlt, und zusätzliches Rückwärtszählen wird dadurch verhindert.

Für die Verwendung mit der Lichtbogenschutzschaltung 22" hat die Steuerlogikschaltung 20' einen zusätzlichen Ausgang 20'i, an dem das Eingangssignal des Gatters 152 aus dem Komparator 42 anliegt. Die Lichtbogenschutzschaltung 22" enthält einen Nulldurchgangsdetektor 108', in welchem ein Komparator 180 benutzt wird, dessen invertierender Eingang 180a mit dem gemeinsamen Potential verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang 180b ist mit dem ersten Netzeingang 20a¹ über eine Reihendiode 182 und eine Reihenschaltung aus einem ersten und einem zweiten Widerstandselement 184 und 186 verbunden. Ein weiteres Widerstandselement 188 ist zwischen die Verbindung der Widerstandselemente 184 und 186 und den Ausgang eines Spannungstei-

lers 190 geschaltet, der aus einem ersten und einem zweiten Widerstandselement 190a und 190b besteht, die in Reihe zwischen das positive Betriebspotential +V und das gemeinsame Potential geschaltet sind. Der Komparatorausgang 180c ist an einen Inverter 192 angeschlossen, der ein Schmitt-Inverter sein kann, falls notwendig, um ausreichend schnelle Übergänge bei der Zustandsänderung des Komparatorausgangssignals zu erzeugen. Der Ausgang des Inverters 192 ist mit einem Tiefpaßfilter 194 verbunden, das aus einem Reihenwiderstand 194a und einer Parallelka- . pazität 194b besteht, um den zweiten Hilfseingang 20'h der Logikschaltung zu steuern (die Verbindung 174 mit diesem ist unterbrochen, wenn die Lichtbogenschutzschaltung 22" benutzt wird). Der Ausgang des Inverters 192 ist außerdem über einen zweiten Inverter 196 mit dem Takteingang C eines D-Flipflops 198 verbunden, dessen Rücksetzeingang R mit dem zweiten Hilfsausgang 20'i der Logikschaltung verbunden ist. Der Dateneingang D des Flipflops ist mit dem positiven Betriebspotential +V verbunden'. Der Flipflopausgang Q ist mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden NAND-Gatters 200 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem ersten Hilfsausgang 20'f der Logikschaltung verbunden ist. Der Ausgang des Gatters 200 ist mit dem ersten Hilfseingang 20'g der Logikschaltung und von diesem aus mit dem Rücksetzeingang R des Flipflops 162 verbunden (wobei der Inverter 1.72 zwischen dem Ausgang 20'f und dem Eingang 20'g entfernt wird, wenn die Lichtbogenschutz schaltung 22" benutzt wird) .

Wenn man sich im Betrieb einem Lastspannungs- und Laststromnulldurchgang nähert, bei denen die Leitung L₁ positiver ist als die Leitung L_, ist die Diode 18b normalerweise leitend, und die Schaltvorrichtung 18a ist im "AUS"-Zustand. Die Schaltungsklemme 20a¹ ist positiver als das gemeinsame Potential, wodurch die Diode.182 leitet und der Komparatorausgang 180c auf einem relativ positiveren Wert ist. Wegen einer kleinen positiven Offset-Spannung, die hauptsächlich

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durch den Spannungsteiler 190 geliefert wird, fällt die Spannung an dem Komparatorausgang 180c nicht ab, bis die Spannung an der Klemme 20a' etwas negativer als das gemeinsame Potential ist. Zu dieser Zeit steigt, wenn eine Spannung negativer Polarität an der Last von der Leitung L₁ in bezug auf das gemeinsame Potential anliegt, das Ausgangssignal des Inverters 192 abrupt an und erzeugt ein Signal mit dem Signalwert 1 an dem Eingang D des Flipflops 162. Kurz danach liefert der Ausgang 166c des dr.itten Komparators eine ansteigende Spannungsflanke auf den Lastspannungs- und Stromnulldurchgang hin, die das Signal mit dem Signalwert 1 an dem Eingang D des Flipflops 162 über den Ausgang Q desselben taktet, um die Schaltvorrichtung 18a einzuschalten, solange der Signalwert 1 an dem Rücksetzeingang R des Flipflops 162 nicht vorhanden ist. Für den normalen Betrieb muß daher das Ausgangssignal des Gatters 200 auf einem Signalwert O sein, wenn jedes der Eingangssignale des Gatters 200 auf einem Signal.wert 1 ist. Ein Signal mit dem Wert 1 wird an dem Ausgang 20'f geliefert, indem ein normaler bleibender Signalwert 1 an Q_{n 1} auf das Voreinstellen der Stufe N+1 des Zählers 156 auf den Signalwert 1 (auf das Betriebspotential +V) an dem Eingang P_n+1 geliefert wird. Ein Signal mit dem Signalwert 1 wird an dem Ausgang Q des Flipflops 198 geliefert, indem ein Signal mit dem Signalwert 1 an dem Rücksetzeingang R desselben vor dem Nulldurchgang geliefert wird. Dieses Rücksetzsignal mit dem Signalwert 1 wird aus dem Ausgang 4 2c des zweiten Komparators während der vorangehenden Lasthalbperiode positiver Polarität erhalten.

Nach dem Vorstehenden liefert die Sequenz ein Signal mit dem Signalwert 1 an dem Ausgang Q des Flipflops 162 und schaltet die Schaltvorrichtung 18a ein, wobei die normale Betriebssequenz bewirkt, daß der Zähler 156 bis auf den vollen Zustand vorwärtszählt. Wenn der volle Zustand er-

reicht und überschritten wird, fällt das Ausgangssignal an Q ₁ auf den Signalwert O ab, um ein Signal mit dem Signalwert 1 an dem Eingang 20'g zu erzeugen, wodurch das Q-Ausgangssignal des Flipflops 162 auf den Signalwert O rückgesetzt und die Schaltvorrichtung 18a abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird das normale Zeitintervall für das Leiten der Schaltvorrichtung 18a festgelegt.

Im Falle eines Lichtbogens während des Leitens der Schaltvorrichtung 18a wird die Spannung an der Klemme 20a' nach ihrem negativgehenden Nulldurchgang auf null bleiben, und das Signal an dem Ausgang 180c des vierten Komparators wird auf einen positiveren Signalwert zurückkehren. Die Spannung an dem Ausgang des Inverters 196 wird daher ansteigen und als eine Betätigungsflanke an dem Takteingang C des Flipflops 198 erscheinen. Das Signal mit dem Signalwert 1 an dem Dateneingang D desselben wird durch das Flipflop getaktet, was bewirkt, daß das Signal an dem Ausgang Q des Flipflops 198 auf einen Signalwert 0 abfällt, was ein Signal mit dem Signalwert 1 an dem Eingang 20'g und an dem Rücksetzeingang des Flipflops 162 ergibt. Auf diesen Signalwert 1 hin wird das Q-Ausgangssignal des Flipflops rückgesetzt, wodurch das Ansteuersignal an der Schaltvorrichtung 18a beseitigt wird und die Schaltvorrichtung und die Last geschützt werden. Ebenso wird die Spannung an dem Takteingang C des Flipflops 198 aufgrund von anderen Formen der Unterbrechung ansteigen, wodurch der Ansteuerimpuls an der Schaltvorrichtung 18a beendet wird und die Schaltvorrichtung 18a und die Last geschützt werden. Die Schaltvorrichtung bleibt abgeschaltet, wenn ein betätigendes Rücksetzsignal mit dem Signalwert 1 an den Rücksetzeingang R des Flipflops 198 während der negativen Halbperiode der Last abgegeben wird, und ein weiterer Versuch zum Einschalten der Schaltvorrichtung 18a wird bis zu dem. Nulldurchgang, der die positive Halbperiode im Anschluß an diese negative Halbperiode beendet, nicht gemacht, d.h. fast eine volle

Quellenschwingungsperiode später. Wenn der Lichtbogen oder ein anderer Unterbrechungszustand beendet worden ist, wird ein Signal mit dem Signalwert 0 an dem Ausgang des Gatters 200 erscheinen, und der normale Betrieb wird wieder beginnen. Wenn der Lichtbogen oder eine andere Unterbrechung noch vorhanden ist, empfängt der Eingang 20'g ein Signal mit dem Signalwert 1, wodurch das Flipflop 162 in dem Rücksetzzustand gehalten und verhindert wird, daß ein Ansteuersignal an die Schaltvorrichtung 18a angelegt wird.

Claims (14)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Schutzschaltung für ein Vorschaltgerät, das parallel an einer Wechselstromquelle ein kapazitives Element in Reihe mit einer' Last und einer Schaltvorrichtung hat, gekennzeichnet durch:

   einen Nulldurchgangsdetektor (108) zum Erkennen eines Laststromnulldurchgangs; und

   eine Einrichtung (20, 84, 125, 135) zum Abtasten der Größe des durch die Last (11) fließenden Stroms zu einer Zeit nach dem erkannten Laststromnulldurchgang und zum Sperren der Schaltvorrichtung (18) , um zu verhindern, daß ein nennenswerter Laststrom durch diese fließt, wenn die Laststromgröße bei der Abtastung im wesentlichen null ist.
2. 2. Schutzschaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtast- und Sperreinrichtung (20, 84, 125, 130) eine Einrichtung (125, 130) zum Abstasten der Größe des Laststroms zu einer bestimmten Zeit nach jedem erkannten Nulldurchgang und eine Einrichtung (84) enthält, die, wenn der abgetastete Laststromfluß im wesentlichen die Größe null hat, anspricht und die Schaltvorrichtung

   - 27 - .. . (18) sperrt.
3. 3. Schutzschaltung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtasteinrichtung (125, 130) einen ersten monostabilen Multivibrator (125), der einen Ausgangsimpuls liefert, welcher bei dem Laststromnulldurchgang beginnt und nach dem vorbestimmten Zeitintervall endigt, und ein Abtastelement (130) enthält, das einen Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Zustand bei einer im wesentlichen null betragenden bzw. einer im wesentlichen von null verschiedenen Laststromgröße an einem ersten Eingang auf die Beendigung des ersten Multivibratorausgangsimpulses an einem zweiten Eingang hin hat.
4. 4. Schutzschaltung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Abtastelement ein D-Flipflop (130) ist.
5. 5. Schutzschaltung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Zeitdauer des ersten monostabilen Multivibrators (125) nicht größer als etwa 1 ms ist.
6. 6. Schutzschaltung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sperreinrichtung ein zweiter monostabiler Multivibrator (135) ist, der einen Impuls vorbestimmter Dauer zum Sperren der Schaltvorrichtung (18) auf den ersten Ausgangszustand des Abtastelements (130) hin liefert.
7. 7. Schutzschaltung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Last (11) mit Netzfrequenz arbeitet und daß der Sperrimpuls wenigstens die Zeitdauer der halben Netzschwingungsperiode hat.
8. 8. Schutzschaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtast- und Sperreinrichtung enthält: ein erstes Flipflop (154), das einen Ausgang hat, der auf das Erkennen des Laststromnulldurchgangs hin auf einen ersten

   Signalwert gesetzt wird, und einen Rücksetzeingang zum Rücksetzen des Zustands des Ausgangs auf einen anderen Signalwert; einen Zähler (156), der ein Ausgangssignal . erst dann liefert, nachdem eine voreinstellbare Anzahl von periodischen Taktsignalimpulsen gezählt worden ist, und einen · Rücksetzeingang hat, der das Zählen blockiert, wenn er den anderen Signalwert aus dem ersten Flipflop (154) empfängt; wobei der Ausgang des ersten Flipflops bei jedem Zählerausgangssignal auf den anderen Signalwert rückgesetzt wird; und ein zweites Flipflop (130), das einen Ausgang, einen ein Laststromgrößensignal empfangenden ersten Eingang und einen das Zählerausgangssignal empfangenden zweiten Eingang hat, um ein Schaltvorrichtungssperrsignal an seinem Ausgang immer dann abzugeben, wenn das Signal an dem zweiten Eingang anzeigt, daß eine Laststromgröße von im wesentlichen null vorhanden ist, wenn der erste Eingang das Zählerausgangssignal empfängt.
9. 9. Schutzschaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Nulldurchgangsdetektor (108) enthält: eine Quelle, die ein Betriebspotential (+V) in bezug auf ein gemeinsames Potential liefert; ein erstes Widerstandselement (114) mit einer ersteh Klemme, die mit dem Betriebspotential (+V) verbunden ist, und mit einer zweiten Klemme; einen ersten und einen zweiten Transistor (110, 116), die jeweils eine Kollektorelektrode haben, die miteinander und mit der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements (114) verbunden sind, sowie eine zweite Elektrode, die mit dem gemeinsamen Potential verbunden ist, und eine dritte Elektrode, die ein Signal empfängt, das die Laststromgröße darstellt; und eine Festkörpervorrichtung (118), die das Signal an der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements (114) empfängt und ein Detektorausgangssignal liefert, das einen ersten Zustand hat, wenn-der Laststrom im wesentlichen die Größe null hat, und einen weiteren Zustand bei allen anderen Größen des Laststroms.
10. 10. Schutzschaltung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die'Basiselektrode des ersten Transistors

    (116) und die Emitterelektrode des zweiten Transistors (110) das Laststromgrößensignal empfangen und daß die Emitterelektrode des ersten Transistors (116) und die Basiselektrode des zweiten Transistors (110) mit dem gemeinsamen Potential verbunden sind.
11. 11. Schutzschaltung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Festkörpervorrichtung ein Transistor

    (118) ist, der eine Basiselektrode hat, die mit der zweiten Klemme des ersten Widerstandselements (114) verbunden ist, eine Emitterelektrode, die mit dem gemeinsamen Potential verbunden ist, und eine Kollektorelektrode, an der das Detektorausgangssignal vorhanden ist; und ein zweites Widerstandselement (120), das zwischen die Kollektorelektrode des dritten Transistors (118) und die Betriebspotentialquelle (+V) geschaltet ist.
12. 12. Schutzschaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Nulldurchgangsdetektor (108¹) enthält: einen Komparator (180) mit einem ersten Eingang, mit einem zweiten Eingang, der mit einem Referenzpotential verbunden ist, und mit einem Ausgang, der ein Ausgangssignal liefert, das in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand ist, wenn die Größe eines Signals an dem ersten Eingang größer bzw. kleiner als die Größe des Referenzpotentials an dem zweiten Eingang ist; ein in einer Richtung leitendes Element (182), das die Laststromschwingung empfängt; und ein Netzwerk (184, 186, 188, 190), das zwischen das in einer Richtung leitende Element (182) und den ersten Eingang geschaltet ist, um zu bewirken, daß der Komparatorausgangssignalzustand bei einem vorbestimmten Punkt auf der Laststromschwingung nach- einem Nulldurchgang derselben umschaltet.

    JO
13. 13. Schutzschaltung nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Abtast- und Sperreinrichtung enthält:
    ein Flipflop (198), das einen Ausgang hat, der auf einen ersten und auf einen zweiten Zustand bei einem Signal an einem ersten Eingang bzw. bei einer Signalflanke vorbestimmter Polarität an einem zweiten Eingang setzbar ist; wobei der erste Eingang des Flipflops ein Freigabesignal vor der Zeit empfängt, zu der der vorbestimmte Punkt auf der Laststromschwingung erreicht wird, um den ersten Ausgangssignalwert zu liefern und das Sperren der Schaltvorrichtung (18a) zu verhindern; und eine Einrichtung (196) zum Versorgen des zweiten Eingangs mit der Flanke vorbestimmter Polarität nach dem Nulidurchgang nur dann, wenn die Größe des Laststroms im wesentlichen null bleibt.
14. 14. Schutzschaltung nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß die die Flanke liefernde Einrichtung eine
    Einrichtung (190) enthält, die mit dem Netzwerk (184, 186, 188, 190) zusammenwirkt, um den ersten Eingang des·Komparator s (180) auf einen Signalwert vorzuspannen, damit das- Komparatorausgangssignal sich in der vorbestimmten
    Polaritätsrichtung nur dann ändert, wenn ein Laststrom
    von im wesentlichen null an dem vorbestimmten Punkt nach dem Nulldurchgang der Laststromschwingung fließt.

    ten Zeichnungen