DE1155524B - Relaisanordnung zur UEberwachung elektrischer Stromkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzrelais für elektrische Stromkreise, das beim Auftreten eines unzulässigen Betriebszustandes in dem zu schützenden Stromkreis verzögert anspricht. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein abhängiges Überstromzeitrelais, das keine elektromechanischen Teile besitzt.

Es ist bekannt, elektrische Leitungen oder Stromkreise mittels Relais zu schützen, die bei unzulässigen Betriebsbedingungen mit einer Zeitverzögerung ansprechen, die vom reziproken Wert der Größe der Störung abhängt. Beispielsweise sind Überstromrelais mit einer vom reziproken Wert des Überstromes zeitlich abhängigen Ansprechcharakteristik bekannt (abhängige Überstromzeitrelais). Derartige Relais sehen bei Fehlern oder Kurzschlüssen einen optimalen Schutz vor, falls die Ansprechcharakteristik sich eng an eine Kurve anschmiegt, die der Beziehung i²r=konst. genügt, d. h. wenn die Ansprechzeit (i) des Relais sich umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Stromes (z) ändert. In diesem Fall entspricht die Relaischarakteristik der Schadenscharakteristik des zu schützenden Stromkreises, sofern die drohenden Schäden proportional dem Quadrat des Stromes sind.

Obwohl sich die abhängigen Überstromzeitrelais elektromechanischer Konstruktion in langer Praxis bewährt haben, besitzen derartige Relaiskonstruktionen doch Nachteile. Der hauptsächlichste Nachteil besteht offenbar in der Trägheit des beweglichen Ankers oder Rotors des Relais, wodurch Schwierigkeiten infolge Überschwingens und eines unerwünscht langsamen Rückstellens auftreten. Ferner ist der Raumbedarf der elektromechanischen Überstromrelais in manchen Fällen nachteilig. Infolgedessen besteht der Wunsch, dasselbe Zeitverhalten mittels »ruhender« Stromkreise zu verwirklichen, d. h. geeignete Kombinationen von Halbleitern und anderen kleinen ruhenden Schaltelementen vorzusehen, die keine beweglichen Teile besitzen. Um bei einem ruhenden Überstromrelais die erforderliche Zeitverzögerung zu erreichen, ist es üblich, einen elektrischen Energiespeicherkreis zu verwenden, der eine durch Gleichstrom gespeiste Reaktanz, beispielsweise einen Kondensator, besitzt. Die Speisung des Energiespeicherkreises wird durch ein Gleichstromsignal bewirkt, das von dem zu schützenden Stromkreis abgeleitet wird. Der Kondensator dient dazu, das Ansprechen des Relais entsprechend dem Wert dieses Signals zu verzögern. Das Relais spricht dabei mit einer Verzögerung an, die der Zeit entspricht, in der der Kondensator auf einen vorbestimmten kritischen Spannungspegel aufgeladen wird.

Relaisanordnung
zur Überwachung elektrischer Stromkreise

Anmelder:

General Electric Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schmidt, Patentanwalt,
Berlin 33, Hohenzollerndamm 150

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Juli 1961 (Nr. 125 050)

William Conrad Kotheimer, Drexel Hill, Pa.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Die vorstehend dargelegten Ziele werden unter Vermeidung von elektromechanischen Zeitrelais anhaftenden Nachteilen nach der Erfindung bei einer Relaisanordnung zur Überwachung elektrischer Stromkreise, durch die beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstromes, ein verzögertes Ausgangssignal abgegeben wird, dessen Verzögerung vom reziproken Wert der Größe des Fehlers abhängt, erreicht, indem erfindungsgemäß ein mit dem zu überwachenden Stromkreis gekoppelter Eingangskreis ein in seiner Höhe der Höhe des Stromes (oder der Spannung) im zu überwachenden Stromkreis entsprechendes pulsierendes Gleichstromsignal liefert, dem in einem Überlagerungskreis eine Folge von dreieckförmigen Impulsen überlagert wird, und von der Summe dieser beiden Größen ein gleichpolares Bezugssignal subtrahiert wird, dessen Höhe gleich dem Scheitelwert der dreieckförmigen Impulse ist, und von der sich hieraus ergebenden Differenzgröße ein Speicherkreis beaufschlagt wird, sobald die Größe des pulsierenden Gleichstromsignals einen mittels Pegeldetektor vorgegebenen Wert überschreitet und ein dem Speicherkreis nachgeschalteter weiterer Pegeldetektorkreis bei Erreichen eines vorbestimmten, im Speicherkreis gespeicherten Energiebetrages ein zur Auslösung des Hauptschalters od. dgl. dienendes Ausgangssignal abgibt.

Um eine gewünschte i² i-Ansprechcharakteristik zu erzielen, muß die Ladung des zeitbestimmenden Kondensators in derartigen ruhenden Überstromrelais

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etwa proportional dem Quadrat des Stromes in dem und von dieser ein Gleichstromsignal abgeleitet, zu schützenden Stromkreis erfolgen. Es ist ein Dieses ist dann abhängig von in dem zu schützenden Hauptzweck der Erfindung, ein Relais zu schaffen, Netz auftretenden Größen (beispielsweise dem Strom), das diese Bedingung erfüllt. Das Gleichstromsignal wird weiter einem hoch-

Diese Bedingung wird nicht bei einer Speisung des 5 frequenten Wechselstromsignal mit dreieckförmiger zeitbestimmenden Kondensators mit einem Gleich- Kurvenform überlagert. Von dem resultierenden Stromsignal erfüllt, das direkt dem Strom des zu Summensignal wird anschließend ein Bezugssignal schützenden Stromkreises proportional ist. In diesem gleicher Polarität subtrahiert, das genau gleich dem Fall ergibt sich keine zufriedenstellende Potenz- Scheitelwert des Wechselstromsignals ist. Das verabhängigkeit (die Ansprechzeit verhält sich hier nicht io bleibende Differenzsignal speist Zeitverzögerungsumgekehrt dem Quadrat des Sekundärstromes des zu mittel, die ein energiespeicherndes Reaktanzelement schützenden Stromkreises). Bekanntlich läßt sich besitzen. Es besteht aus einer Folge von Dreieckjedoch eine bessere Zeitabhängigkeit mittels peri- impulsen, deren jeweilige Höhe und auch Dauer odisch eingespeister Energiemengen erzielen, wobei durch die Größe des aus dem zu schützenden Stromder zeitbestimmende Kondensator stufenweise durch 15 kreis abgeleiteten Gleichstromsignals bestimmt ist. diskontinuierliche Ladungsmengen aufgeladen und Die im Reaktanzelement in kleinen Ladungsimpulsen die in der Zeiteinheit eingespeiste Summe ent- gespeicherte Energie ist damit dem Quadrat der sprechend dem Wert des Stromes im zu schützenden Größe des Gleichstromsignals proportional. Beim Stromkreis verändert wird. Dies wurde bisher auf Auftreten eines unzulässigen Betriebszustandes im zu zwei verschiedene Weisen ausgeführt. Es wurde die 20 schützenden Stromkreis beginnt im Reaktanzelement Zahl der pro Zeiteinheit eingespeisten konstanten die Energiespeicherung. Sobald in diesem ein be-Ladungsmengen in Abhängigkeit vom Strom im zu stimmter kritischer Energiepegel erreicht worden ist, schützenden Stromkreis verändert; oder bei konstanter wird ein auf eine bestimmte Pegelhöhe ansprechendes Höhe und konstanter Frequenz wurde die Dauer jedes Mittel betätigt, welches eine vorbestimmte Steuer-Ladungsimpulses in sinusförmiger Abhängigkeit vom 25 funktion, beispielsweise die Öffnung eines Schalters Strom im zu schützenden Stromkreis verändert. Diese im zu schützenden Stromkreis, herbeiführt. Die Zeit, bekannten Verfahren haben zwar den Vorteil, eine die erforderlich ist, um die erforderliche kritische lange Zeitverzögerung mittels eines Kondensators zu Energiemenge in dem Reaktanzelement einzuermöglichen, wobei dieser nicht unverhältnismäßig speichern, verändert sich dabei umgekehrt proporgroß ist, aber die gewünschte i² i-Ansprechcharakteri- 30 tional mit dem Quadrat der das Gleichstromsignal stik läßt sich nicht ganz erreichen. liefernden Größe. Ein Überstromschutzrelais hat

Die Erfindung bezweckt weiterhin, ein verbessertes somit die gewünschte Ansprechcharakteristik. Schutzrelais mit einem zeitbestimmenden Konden- Die Erfindung sei nun an Hand der Zeichnungen

sator zu schaffen, der durch eine Folge von Lade- näher beschrieben.

impulsen gespeist wird und wobei das Relais so aus- 35 Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung eines Ausgebildet ist, daß unter Fehlerbedingungen seine An- führungsbeispieles der Erfindung teilweise in Form Sprechzeit umgekehrt proportional dem Quadrat eines eines Blockschaltbildes;

Gleichstromsignals ist, das die Ladeimpulse steuert. Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Überstromrelais mit einer umgekehrt proportionalen wobei die im Blockschaltbild gezeigten Funktions-Zeit-Überstrom-Charakteristik werden oft zum Über- 40 elemente weitgehend im einzelnen dargestellt sind; Stromschutz für elektrische Stromkreise mit ent- Fig. 3 bis 5 und 7 sind Diagramme zur Erläute-

sprechenden Verbrauchern verwendet. Sie werden rung der Funktion;

aber auch zusammen mit anderen Schutzeinrichtun- Fig. 6 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach

gen, beispielsweise elektrischen Sicherungen, einge- Fig. 1.

setzt. Bei derartigen Anwendungen wird ein opti- 45 In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes ein maler Schutz durch ein Relais erreicht, dessen An- Schutzrelaissystem für ein Dreiphasenwechselstromsprechcharakteristik sich eng an die thermische netz mit den Primärleitungen la, Ib und Ic dar-Fehlercharakteristik des zu schützenden elektrischen gestellt, in denen ein dreipoliger Schalter 2 angeord-Apparates anschmiegt. Da kleine Überströme wäh- net ist. Um einen Dreiphasenschutz zu erreichen, ist rend einer verhältnismäßig langen Zeit auftreten 50 für jede Phase eine Relaiseinheit 3 a, 3 b und 3 c vorkönnen, ohne dabei einen Schaden zu verursachen, gesehen. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung ist für diese kleinen Überströme eine Ansprech- nur eine der untereinander gleich ausgebildeten charakteristik des Relais erwünscht, die von der Relaiseinheiten im einzelnen dargestellt. Jede der obenerwähnten i- i-Beziehung derart abweicht, daß Relaiseinheiten ist mittels eines Stromwandlers 4 a, 4 b die Ansprechzeit des Relais stärker als quadratisch 55 und 4c mit den Primärleitungen 1 a, Ib und Ic gemit dem Strom ansteigt. Demgemäß ist es ein weiterer koppelt.

Zweck der Erfindung, zum Schutz von elektrischen Von dem Sekundärstrom des Stromwandlers 4 a

Stromkreisen ein verbessertes Überstrom-Zeit-Relais wird ein zeitverzögerter und ein schnell ansprechender vorzusehen mit einem durch eine Folge von Lade- Kanal der Relaiseinheit 3 a gespeist. Der schnell impulsen gespeisten Zeitelement, wobei das Relais 60 ansprechende Kanal enthält folgende Kette von eine Ansprechcharakteristik hat, die durch die Glei- Funktionselementen: eine Impedanz 5, einen Gleichchung i" ■ t = konst. bestimmt ist. η ist dabei eine richter 6, eine Einstelleinrichtung 7 und einen Pegel-Zahl, die von Werten größer als 2 für kleine Über- detektor 8. Die Impedanz 5 liefert eine dem Strom ströme sich mit dem Ansteigen des Stromes bis auf 2 in der Leitung la entsprechende Wechselspannung, vermindert. 65 Diese wird durch den Gleichrichter 6 in eine Gleich-

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird stromgröße umgeformt. Die Funktionselemente 7 und eine von Netzgrößen beaufschlagte, mit dem zu 8 enthalten Mittel, durch die unverzögert ein Ausschützenden Netz gekoppelte Einrichtung vorgesehen gangssignal an die Ausgangsleitung 9 a angelegt wird,

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sobald die vom Gleichrichter 6 gelieferte Gleichstrom- Die Frequenz ist relativ hoch im Vergleich zu der größe einen einem vorbestimmten Wert des Über- Frequenz des Stromes in der Leitung la.
stromes in der Leitung la entsprechenden Ansprech- Der Überlagerungskreis 22 liefert ein resultierenwert erreicht. Die Einrichtung 7 ist zweckmäßig so des Signal entsprechend der Summe des Gleichstromeingestellt, daß dieser vorbestimmte Wert des Über- 5 signals und des periodischen, dreieckförmigen Signals, stromes ein hohes Vielfaches des Nennstromes ist, Dem resultierenden Signal wird im Kreis 24 eine damit das unverzögerte Ansprechen der Relais- Gegenspannung überlagert und damit von diesem ein einheit 3 α in üblicher Weise nur bei den größten Bezugssignal gleicher Polarität subtrahiert. Letzteres Fehlern erfolgt. ist gleich dem Scheitelwert des periodischen Signals.

Das an 9 a angelegte Ausgangssignal bringt ein io Somit führt der Ausgang des Kreises 24 eine rasche unverzögert ansprechendes ruhendes Schaltorgan 10 Folge von dreieckförmigen Impulsen gleicher Polazur Wirkung. Dieses kann beispielsweise einen ge- rität, deren Amplitude und Dauer jeweils der Größe steuerten Siliziumgleichrichter enthalten. des Gleichstromsignals proportional und somit weiter-

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird 10 auch durch hin vom Strom in dem zu schützenden Leiteria

Ausgangssignale zur Wirkung gebracht, die an die 15 abhängig sind.

Leitungen 9 b und 9 c bei der Betätigung der schnell Ferner ist ein einstellbarer Zeitkreis 25 vorgesehen, ansprechenden Kanäle in den Relaiseinheiten 3 & der vom Ausgangssignal des Kreises 24 gespeist wird, und 3 c gelegt werden. An Stelle eines ruhenden Der einstellbare Zeitkreis 25 enthält ein normaler-Schalters 10 kann auch ein elektromagnetisches Relais weise nicht erregtes Reaktanzelement. Es speichert od. dgl. verwendet werden. Der Schalter 10 schließt 20 — nach Aufsteuerung — elektrische Energie, bis ein bei seinem Ansprechen den Auslösestromkreis für vorbestimmter, kritischer Energiepegel erreicht ist. den Hauptschalter 2. Dieser Auslösekreis enthält in Sobald dieser kritische Energiepegel vorliegt, spricht Serienschaltung eine Batterie 11, einen Arbeitshilfs- ein an den Zeitkreis 25 angeschlossener Pegeldetektor kontakt 12 des Schalters 2 und eine auf die Auslöse- 26 ohne Verzögerung an und erzeugt das vorklinke 14 wirkende Auslösespule 13. 25 erwähnte, auf den Leiter 18 a wirkende Ausgangs-

Die Batterie 11 dient auch zur Speisung der ver- signal.

schiedenen Relaiskreise. Zu diesem Zweck ist eine In dem normalerweise nicht erregten Reaktanz-

Zenerdiode 15 oder eine andere geeignete Vorrich- element des Zeitkreises 25 kann erst dann Energie

tang zur Konstanthaltung der Spannung in Reihe mit gespeichert werden, wenn der Anrege- und Rückstell-

einem Vorwiderstand 16 zwischen die Batterieklem- 30 kreis 27 anspricht. Dieser Kreis 27 ist mit der zu

men geschaltet. Parallel zu der Zenerdiode ist ein schützenden Leitung la mittels des nichtlinearen

Glättungskondensator 17 zur Ableitung unerwünschter Impedanzgliedes 20, eines Gleichrichters 28 und eines

Spannungsspitzen geschaltet. Zweckmäßig wird eine geeigneten Pegeldetektors 29 gekoppelt. Über diesen

Zenerdiode mit einer Durchschlagsspannung von Kanal wird der Zeitkreis 25 gesperrt, bis ein unzu-

ungefähr 20VoIt verwendet. Demnach liefert diese 35 lässiger Betriebszustand in dem zu schützenden

Einrichtung eine konstante Speisespannung von Stromkreis durch Ansteigen des Stromes über den

20VoIt. Nennwert (Ansprechstrom) auftritt. Sobald der An-

Die übrigen Bauteile der Relaiseinrichtung um- sprechstrom erreicht ist, wird der Zeitkreis 25 angefassen die verschiedenen Einrichtungen eines zeit- regt. Kehrt jedoch der Strom in der Leitung auf verzögerten Kanals, von dem ein weiteres Ausgangs- 40 seinen normalen Wert zurück, bevor die Verzögesignal auf die Leitung 18 a — verzögert gegenüber rungszeit abgelaufen ist, wird auch über den Anregedem Auftreten eines Überstromes in der Leitung 1 α— und Rückstellkreis 27 eine schnelle und vollständige gegeben wird. Der Betrag der jeweiligen Verzögerung Rückführung des Reaktanzgliedes des Zeitkreises in hängt vom reziproken Wert der Größe des Fehlers den anfänglichen, nicht erregten Zustand bewirkt, ab. Das Ausgangssignal auf die Leitung 18 α wird 45 Hierdurch wird vermieden, daß Restladungen in dem einem zweiten, unverzögert arbeitenden ruhenden Reaktanzelement in unerwünschter Weise die An-Schalter 19 zugeführt, der ebenso wie der vor- Sprechzeit des Relais herabsetzen, wenn ein neuer erwähnte Schalter 10 bei seiner Betätigung den Aus- Überstrom bald danach auftritt,
lösestromkreis für den Hauptschalter 2 schließt. Der Infolge der oben beschriebenen Speisung des ein-Schalter 19 kann auch durch Ausgangssignale auf 50 stellbaren Zeitkreises 25 ist die Zeit zur Speicherung 18 b und 18 c beim Ansprechen der zeitverzögerten der erwähnten kritischen Energiemenge umgekehrt Kanäle in den Relaiskreisen 3 b und 3 c betätigt einer Potenzfunktion (annähernd quadratisch) der werden. Gleichstromsignalgröße proportional. Der zeitverzö-

Der zeitverzögerte Kanal der Relaisanordnung 3 α gerte Kanal mit den Gliedern 20 bis 29 besitzt somit

enthält ein geeignetes nichtlineares Impedanzglied 20, 55 das gewünschte Überstrom-Zeit-Verhalten,

das durch den Sekundärstrom des Transformators 4 α Die tatsächlich erreichte Ansprechcharakteristik

beaufschlagt wird und zusammen mit dem Gleich- ist in Fig. 3 in einem üblichen Zeit-Strom-Diagramm

richter 21 beim Auftreten eines Fehlers in der zu dargestellt. Für beide Koordinaten wurde ein logarith-

schützenden Leitung la ein Gleichstromsignal abgibt, mischer Maßstab angenommen. Der Betrag des

das eine Funktion des Stromes in der Leitung la ist. 60 Stromes in dem zu schützenden Stromkreis ist in

Der Grund für die Verwendung eines nichtlinearen Vielfachen des Ansprechstromes längs der Abszisse

Impedanzgliedes wird weiter unten erläutert. aufgetragen. Die gekrümmte Linie 30 in Fig. 3 zeigt

Das von dem Gleichrichter 21 gelieferte Gleich- die Ansprechcharakteristik des Relais für eine be-

siromsignal wird in einem Überlagerungskreis 22 stimmte Zeiteinstellung. Ihre Annäherung an eine

einem periodischen Dreiecksignal überlagert, das von 65 Kurve, für die das Quadrat des Stromes zur Zeit

einem Sägezahngenerator 23 od. dgl. geliefert wird. umgekehrt proportional ist, geht aus dem Vergleich

Dieses periodische Signal besteht aus dreieckförmigen der Kurve 30 mit der mit i² 1 bezeichneten geraden

Impulsen mit annähernd konstantem Scheitelwert. Linie hervor.

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Beim Einsatz eines Relais muß sein Ansprech- Die negativen und positiven Gleichstromklemmen verhalten im allgemeinen selektiv mit anderen Schutz- des Gleichrichters 33 sind mit den Leitungen A einrichtungen, wie elektrischen Sicherungen oder bzw. B verbunden. Die Leitung^ ist ferner mit der elektrischen Relais, abgestimmt werden. Aus diesem negativen Klemme der Speisespannung über einen Grunde ist das dem niedrigen Überstrombereich 5 Kondensator 34 zur Unterdrückung von Störspannun-(weniger als der 3fache Ansprechstrom) zugehörige gen verbunden. Dieser hat eine sehr kleine Kapazität. Ende der Ansprechcharakteristik 30 so ausgebildet, Die Leitung B ist mit einem Widerstand 35 verbundaß es, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in Richtung den, der von einem periodischen dreieckförmigen einer vergrößerten Zeit von der z²i-Linie abweicht. Signal beaufschlagt wird. Dies wird von dem Gene-Die Art und Weise, in der diese unerwünschte Ab- io rator23 geliefert. Der Ausgangskreis des Sägezahnweichung erreicht wird, wird weiter unten näher generators 23 ist über einen Kondensator 36 mit der beschrieben. Aus demselben Grunde ist für große Primärwicklung 37 a eines Transformators 37 verbun-Vielfache des Ansprechstromes bei entsprechend den. Infolgedessen wird auch in der Sekundärwickgroßen Überströmen die Ansprechzeit des Relais lung 37 b ein entsprechendes Wechselstromsignal gegenüber der P ^-Charakteristik verlängert worden. 15 erzeugt, das eine Dreieckform mit im wesentlichen Dies ist ebenfalls in Fig. 3 dargestellt, wonach die konstanter Amplitude aufweist. Die Parameter des Relaisansprechcharakteristik 30 in dem Bereich hoher Generators 23 und des Wicklungsverhältnisses des Überströme (mehr als der 6fache Ansprechstrom) im Transformators 37 sind so gewählt, daß die Ampli-Sinne einer Zeitvergrößerung von der i²i-Linie ab- tude (Scheitelwert) dieses Signals eine vorbestimmte, weicht. Die Art und Weise, in der diese erwünschte 20 gewünschte Höhe hat (z. B. 20 Volt). Die Signal-Abweichung erzielt wird, ist weiter unten beschrieben, frequenz ist verhältnismäßig hoch gewählt (z.B.

An Hand der Fig. 2 sollen nun die in Fig. 1 sym- 2000 Hz) im Vergleich zu der des Wechselstromes bolisch dargestellten Glieder des zeitverzögerten in der Leitung Io (z. B. 50Hz). Kanals der Relaisanordnung 3 α näher beschrieben Die Sekundärwicklung 37 b liegt parallel zu dem werden. Die Relaisanordnung ist mittels des Strom- 25 Widerstand 35, der zwischen die Leitungen B und C wandlers 4 a mit der Phase la des zu schützenden geschaltet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird Wechselstromkreises induktiv gekoppelt. Die Sekun- durch die Leiter A₁ B und C eine Überlagerung därwicklung des Stromwandlers 4 a ist an das nicht- bewirkt, wobei ein resultierendes Signal entsteht, das lineare Impedanzglied 20 angeschlossen, welches der Summe der Gleichstrom- und Wechselstromeinen Sättigungswandler 31 enthält. Der Wandler 31 30 signale entspricht, die von dem Gleichrichter 33 bzw. besitzt außer den Primär- und Sekundärwicklungen von der Transformatorwicklung 37 b geliefert werden. 31a bzw. 31b einen magnetisierbaren Kern 31c mit Dies ist der Überlagerungskreis 22 in Fig. 1. Das zwi-Luftspalt. Die Primärwicklung 31 α ist mit einer An- sehen dem Leiter C und dem Leiter A gemessene zahl von Anzapfungen 32 a und 32 b versehen, so daß Potential ist gleich dem Momentanwert der Gleichdie Anzahl der von dem Sekundärstrom des Strom- 35 spannung am Gleichrichter 33 plus (oder minus wähwandlers 4 a erregten Windungen verändert werden rend negativer Halbwellen) dem Momentanwert der kann. Auf diese Weise kann der Ansprechstrom des in Reihe liegenden und am Widerstand 35 abfallenden Relais—bezogen auf den Wandler-Sekundärstrom— Wechselspannung. Diese Überlagerung kann aber auf verschiedene Werte eingestellt werden. auch in anderer Weise als durch die dargestellte

Die von der Sekundärwicklung 31 b des Wandlers 40 Reihenschaltung erfolgen, beispielsweise können das 31 abgegebene Wechselspannung ist vom Wechsel- Gleichstromsignal und das periodische dreieckförmige strom in der Leitung la abhängig. Bei kleineren Signal aus verschiedenen Strömen bestehen, die über Überströmen ist die Sekundärspannung des Sätti- einen gemeinsamen Widerstand fließen, wobei der gungswandlers 31 proportional zum Strom in der resultierende Spannungsabfall über dem Widerstand Leitung la. Wenn jedoch der Strom einen bestimm- 45 der Summe der überlagerten Ströme entspricht, ten Wert überschreitet, beginnt die Sättigung. Die Ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen ÜberZunahme der Sekundärspannung wird kleiner und lagerungskreis ist in Fig. 6 dargestellt. In dieser kann einen vorbestimmten maximalen Wert nicht Figur sind der Sägezahngenerator 23 und der Gleichüberschreiten. Infolge dieses nichtlinearen Verhaltens richter 33 in Blockform gezeichnet. Das von dem für hohe Überströme wird die gewünschte Ab- 5° Gleichrichter 33 in Fig. 6 abgegebene Gleichstromweichung der Relaisansprechcharakteristik von der signal verursacht das Fließen eines Gleichstromes i²i-Linie bei hohen Vielfachen des Ansprechstromes über die in Reihe geschalteten Widerstände 38 und (s. Fig. 3) erreicht. 39, und das von dem Generator 23 gelieferte peri-

In dem Sekundärkreis des Sättigungswandlers 31 odische Signal bringt einen Strom mit dreieckförmi-

sind Gleichrichter, vorzugsweise ein Vollweggleich- 55 ger Wellenform über die in Reihe geschalteten Wider-

richter 33, angeordnet, die das Gleichstromsignal für stände 40 und 39 zum Fließen. Wenn die Werte der

den Zeitkreis des Relais liefern. Das Gleichstrom- Widerstände 38 und 40 untereinander gleich sind, ist

signal besteht somit aus einer Folge von gleichgerich- der resultierende Spannungsabfall über dem gemein-

teten Halbwellen der an den Gleichrichter anliegenden samen Widerstand 39 direkt proportional der Summe

Wechselspannung. Filter- oder Glättungsmittel 60 der beiden verschiedenen Signale. Der übrige Teil der

werden nicht benötigt. Der Gleichrichter 33 liefert in Fig. 6 dargestellten Schaltung wird weiter unten

daher ein Gleichstromsignal (Spannung), dessen effek- beschrieben.

river Wert von dem Wert des Stromes in der Lei- Dem Überlagerungskreis A, B, C in Fig. 2 ist ein

rung la abhängig ist. Da der Wandler 31 bei verhält- geeignetes Impedanzglied 41 nachgeschaltet, um von

nismäßig kleinen Überströmen in seinem linearen 65 dem zwischen den Leitungen A und C auftretenden

(nicht gesättigten) Bereich arbeitet, ist innerhalb resultierenden Signal ein Bezugssignal von gleicher

dieses Bereiches das Gleichstromsignal dem Strom in Polarität abzuziehen, das gleich dem Scheitelwert des

der Leitung la direkt proportional. periodischen Dreiecksignals zwischen den Leitun-

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gen B und C ist. Das Impedanzglied 41 wirkt also form denen des pulsierenden dreieckförmigen wie eine Gegenspannung. Es ist das Schaltungselement Signals c entspricht. Das Maximum oder der Scheitelder Relaisanordnung, das in Fig. 1 mit dem Block 24 wert dieser Spannung ist mit V_n bezeichnet. Da V₂ bezeichnet ist. Zweckmäßig wird das Impedanzglied und V_s gleich groß gewählt sind, ist notwendiger-41 gemäß Fig. 2 von einer Zenerdiode od. dgl. ge- 5 weise V_n = V_d._c. Infolgedessen sind sowohl die Höhe bildet. Ein derartiger Baustein hat eine scharf ge- als auch die Basis jedes Differenzspannungsimpulses knickte Kennlinie. Diese ermöglicht es, das Fließen der Größe des Gleichstromsignals und die Fläche eines Stromes in Sperrichtung zu verhindern, solange jedes Impulses damit dem Quadrat dieser Größe prodie angelegte Spannung niedriger ist als ein bestimm- portional. Die Dioden 43 und 44 in Fig. 2 schneiden ter Durchschlagswert. Beim Überschreiten dieses io negative Teile der resultierenden Spannung ab (ge-Wertes fließt dann ein Strom, wobei der Spannungs- strichelte Teile der Kurve c in Fig. 4).
abfall auf den Wert der Durchschlagsspannung be- Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist mit dem Uberlagegrenzt bleibt. rungskreis A, B, C und dem mit ihm in Reihe liegen-

Die Durchschlagsspannung des Impedanzgliedes 41 den Impedanzglied 41 ein Energiespeicherkreis ver-

ist das erwähnte Bezugssignal bestimmter Polarität. 15 bunden, der eine Reihenschaltung von Widerständen

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine 45 und 46 und ein im allgemeinen unerregtes Reak-

Zenerdiode 41 mit einer Durchschlagsspannung von tanzglied 47 enthält. Dieser Energiespeicherkreis ist

20 Volt verwendet. Dies bestimmt die Wechselspan- der in Fig. 1 mit dem Block 25 bezeichnete einstell-

nungsamplitude an der Wicklung 37 b, da das Be- bare Zeitkreis. Nach Fig. 2 besteht das Reaktanzglied

zugssignal gleich dem Scheitelwert des von dem Säge- 20 47 aus einem Kondensator, der zweckmäßig eine

zahngenerator 23 gelieferten dreieckförmigen periodi- Kapazität von 6 μ¥ besitzt. Als Widerstände 45 und

sehen Signals sein soll. 46 sind Potentiometer vorgesehen, damit eine Zeit-

Es können auch andere Bauelemente als eine einstellung der Ansprechcharakteristik der Relaisein-

Zenerdiode zur Erzeugung des Bezugssignals be- richtung 3 a möglich ist. Das Potentiometer 46 hat

stimmter Polarität verwendet werden; beispielsweise 25 einen relativ hohen Gesamtwiderstand, z. B.

hat eine entsprechend gepolte 20-Volt-Batterie eine 500 000 Ohm. Es ist mit mehreren Abgriffen zur

ähnliche Wirkung. Grobeinstellung der gewünschten Zeit versehen. Das

Die Zenerdiode 41 liegt in Reihe zwischen der Potentiometer 45 dient zur Feineinstellung. Der von Leitung C des Überlagerungskreises und einem wei- den Elementen 45 bis 47 gebildete i?C-Kreis ist an teren Leiter D. Sie ist entgegen der Polarität des 30 den Widerstand 42 geschaltet und wird durch die Gleichrichters 33 gepolt. Dementsprechend wird ihre zwischen den Leitungen A und D auftretende Diffe-Durchschlagsspannung von der resultierenden Span- renzspannung gespeist. Zwischen dem Potentiometer nung zwischen den Leitungen A und C subtrahiert. 45 und dem Leiter D ist eine Diode 48 geschaltet, um Die Differenzspannung zwischen den Leitungen A zu verhindern, daß der Kondensator 47 sich über sei- und D fällt an dem zwischen ihnen angeordneten 35 nen Gleichstrom-Speisekreis entlädt. Der bereits beWiderstand 42 ab. Um sicherzustellen, daß das schriebene Speisekreis bewirkt die stufenweise Spei-Potential des Leiters D niemals negativ gegenüber sung des i?C-Kreises durch eine Folge von dreieckdem Leiter A wird, ist eine entsprechend gepolte förmigen Spannungsimpulsen verhältnismäßig hoher Diode 43 parallel zu dem Widerstand 42 geschaltet. Frequenz (2000 Hz), womit der zeitbestimmende Eine weitere Diode 44 ist zwischen dem Leiter C 40 Kondensator 47 in rascher Folge aufgeladen wird,
und der Zenerdiode 41 angeordnet. Der Kondensator wird im allgemeinen durch Über-

Die verschiedenen Spannungsverhältnisse, soweit wachungsmittel 49 im Enüadezustand gehalten. Eine

sie im vorstehenden beschrieben sind, sind in Fig. 4 Beschreibung dieser Überwachungsmittel folgt weiter

für zwei Perioden des Sägezahngenerators 23 gra- unten. Zunächst jedoch sei an Hand des in Fig. 5

phisch dargestellt. Der Momentanwert eines vom 45 dargestellten, stark vereinfachten Beispiels erklärt, daß

Gleichrichter 33 gelieferten Gleichstromsignals (Po- — nach Beginn der Kondensatoraufladung — die

tential V_d._c des Leiters B gegenüber dem Leiter A) ist Zeit zur Speicherung einer vorbestimmten Energie-

durch die Höhe der strichpunktierten Linie b ober- menge annähernd umgekehrt proportional dem Qua-

halb der Grundlinie α dargestellt. Der Einfachheit drat der maximalen Amplitude V_n der Speiseimpulse

halber wurde ein konstanter Wert von ungefähr 50 ist.

10 Volt angenommen. Die Folge der dreieckförmigen, Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Kondensatorspanvon dem Sägezahngenerator 23 gelieferten Signale nung als Funktion der Zeit für zwei Perioden des (Spannung zwischen den Leitern C und B) mit im Sägezahngenerators 23 und zwei verschiedene Bewesentlichen konstanter Amplitude V₅ ist durch die triebszustände. Im ersten Fall ist V_{n 1} der Scheitelwert Kurve c dargestellt, die symmetrisch zu der Linie b 55 der Folge von dreieckförmigen, in den i?C-Kreis einliegt. Von der zwischen den Leitern Λ[ und C des gespeisten Impulsen d_v Angenommen sei, die Kon-Überlagerungskreises gemessenen resultierenden Span- densatoraufladung beginnt zur Zeit Null. Dann baut nung (zwischen der Grundlinie α und der Kurve c) sich die bei der Energiespeicherung an dem Kondenwird die von der Zenerdiode 41 gelieferte Bezugs- sator 47 auftretende resultierende Spannung nach der spannung V₂ subtrahiert. In dem Ausmaß, wie die 60 stark angezogenen Linie 50 auf. In der Praxis ist daresultierende Spannung den Bezugsspannungspegel bei die Zeitdauer eines Impulses d_x bedeutend kürzer überschreitet, tritt eine Differenzspannung am Wider- (z. B. weniger als ein Fünfzigster) als die Zeitkonstand 42 (zwischen den Leitern A und D) auf. Diese stante des ÄC-Kreises. Infolgedessen ist der Energieist in Fig. 4 durch die stark ausgezogene Linie d dar- Zuwachs im Kondensator 47 pro Speiseimpuls direkt gestellt. 65 dem Produkt der maximalen Größe des Impulses und

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Differenzspan- der Zeit proportional, während der dieser eine Auf-

nung d aus einer Folge von dreieckförmigen Gleich- ladung bewirkt. Nach zwei Perioden (Zeit T in Fig. 5)

Stromimpulsen besteht, deren Frequenz und Wellen- ist der Kondensator 47 auf ein Spannungsniveau V_p._a

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aufgeladen. Der Einfachheit halber sei angenommen, spannung und andererseits an verschieden gepolte daß zu diesem Zeitpunkt bereits die im Kondensator Klemmen des Kondensators 47 sowie einer Diode 55 gespeicherte Energie den obenerwähnten vorbestimm- angeschlossen sind, die zwischen diese beiden Widerten Betrag erreicht habe, bei dem der Pegeldetektor stände und parallel zum Kondensator geschaltet ist. 26 anspricht. 5 Die positive Elektrode oder Anode der Diode 55 ist

Im zweiten Fall ist angenommen, daß im Primär- mit dem Widerstand 53 verbunden. Sie wirkt also leiter la ein größerer Überstrom auftritt, wobei sperrend gegenüber dem Gleichstromspeisekreis des die Amplitude der Gleichstromspeiseimpulse (ge- Kondensators 47. Im allgemeinen ist sie jedoch durch strichelte Linie rf₂) auf den Wert ]/2~ · V_{n t} angestiegen den Strom von der positiven Klemme der Speiseist. Unter dieser Bedingung baut sich die Spannung io spannung über die Widerstände 53 und 54 zu der am Kondensator 47 nach der gestrichelten Linie 51 negativen Klemme der Speisespannung aufgesteuert, in Fig. 5 auf. Die Fläche jedes der größeren dreieck- Ein dritter Widerstand 56 ist parallel zu der Reihenförmigen Impulse d₂ ist 2mal so groß wie die jedes schaltung einer Diode 55 und Widerstand 54 zwider zunächst betrachteten Impulse d_v Die Konden- sehen dem Widerstand 53 und der negativen Klemme satoraufladung am Ende der beiden betrachteten 15 der Speisespannungsquelle geschaltet. Eine zweite Perioden ist somit im zweiten Fall doppelt so groß Diode 57 ist zwischen der negativen Elektrode oder wie im ersten Fall. Mit einer Zunahme der Eingangs- Kathode der Diode 55 und der demgegenüber posigröße um den Faktor ]/ä~ wird daher der Spannungs- tiven Klemme des Kondensators 47 geschaltet und so pegel V_p._u in genau der Hälfte der Zeit erreicht, gepolt, daß sie für Kondensatoraufladeströme durchdie im ersten Fall erforderlich war. Hieraus geht her- 20 lässig ist. Bei aufgesteuerter Diode 55 muß somit der vor, daß zwischen der Kondensatorladezeit und der Potentialunterschied zwischen den Klemmen des maximalen Größe der Speiseimpulse im wesentlichen Kondensators 47 notwendigerweise vernachlässigbar eine umgekehrt quadratische Beziehung besteht, wo- klein sein, und in dem Kondensator kann dann keine bei ein Speiseimpuls jeweils durch das von der nennenswerte Energie gespeichert sein.
Primärleitung abgeleitete Gleichstromsignal bestimmt 35 Die Überwachungseinrichtung 49 enthält weiter wird. einen im allgemeinen gesperrten Nebenschlußkreis 58,

Eine genau umgekehrt quadratische Beziehung der parallel zu der Reihenschaltung des Widerstandes wird jedoch nicht erreicht, da eine im Kondensator 53 und der Diode 55 liegt. Dieser besteht vorzugsbereits gespeicherte Ladung auf jeden nachfolgenden weise aus dem Emitter-Kollektor-Kreis eines PNP-Speiseimpuls zurückwirkt. Aus einer Betrachtung der 30 Transistors 59 und bildet — aufgesteuert — einen Fig. 5 geht hervor, daß dadurch in aufeinanderfolgen- Nebenschlußweg von verhältnismäßig geringer Imden Perioden die Kondensatoraufladungen kürzer pedanz zwischen der positiven Klemme der Speisewerden, da der Pegel der Kondensatorspannung an- spannung und der Kathode der Diode 55. Bei der steigt, wodurch der Ladungszuwachs je Periode mit Aufsteuerung des Nebenschlußkreises 58 wird damit der Zeit abnimmt. So ist der beispielsweise angenom- 35 die Diode 55 nichtleitend und die Aufladung des mene kritische Spannungspegel V₁,. _u etwas kleiner als Kondensators 47 ermöglicht. Die Diode 57 verhinder doppelte Wert der Kondensatorspannung 50 am dert, daß das positive Speisespannungspotential auf Ende der ersten Periode des Sägezahngenerators. die positive Klemme des Kondensators 47 übergreift, Dieser Wert wird, wie die gestrichelt gezeichnete sobald der Nebenschlußkreis in seinem aufgesteuerten Linie 51 erktennen läßt, etwas vor der Zeit VaT 40 niederohmigen Zustand ist. Die bei Beginn jeder erreicht. Energiespeicherung erfolgende Aufsteuerung wird

Eine bessere umgekehrt quadratische Abhängigkeit durch einen geeigneten Anregekreis, der mit dem

kann, falls es gewünscht wird, durch die Anordnung Überwachungskreis 49 verbunden ist, bewirkt,

eines Tiefpaßfilters zwischen dem Impedanzglied 41 Die vorstehend beschriebene Überwachungseinrich-

und dem Widerstand 42 (Fig. 2) erreicht werden. 45 tung 49 entspricht dem Anrege- und Rückstellkreis

Dieser liefert ein kontinuierliches Gleichstromsignal, 27 nach Fig. 1. Der in Fig. 2 weiter dargestellte An-

dessen Mittelwert dem Quadrat der Größe des Gleich- regekreis 60 enthält eine Gleichrichterbrücke 61

Stromsignals am Gleichrichter 33 proportional ist. (Gleichrichterglied 28 nach Fig. 1) und den Pegel-

Dies ist in dem abgeänderten Ausführungsbeispiel in detektor 29. Der Ausgangskreis 62 des Pegeldetektors

Fig. 6 dargestellt, in dem der mit 52 bezeichnete 50 ist mit der Basis des Transistors 59 verbunden. Das

Block das vorgeschaltete Tiefpaßfilter bedeutet. Ge- Eingangssignal des Pegeldetektors 29 wird von dem

maß dieser Abänderung besteht der Energiespeicher- Gleichrichter 61 geliefert, dessen Wechselstromklem-

kreis des Relais aus zwei getrennten Abschnitten: men über einen Widerstand 63 und einen im Ver-

einem ersten Abschnitt (Tiefpaßfilter), der die zwi- hältnis 1:1 übersetzenden Isoliertransformator 64 mit

sehen den Leitungen A und D auftretende Differenz- 55 der Sekundärwicklung 31 b des Transformators 31

spannung quadriert, und einem zweiten Abschnitt verbunden sind. Auf diese Weise werden sowohl das

(zeitbestimmender i?C-Kreis), der die quadrierte Eingangssignal des Pegeldetektors 29 als auch das

Größe integriert. Vorteilhafter dürfte jedoch die vom Gleichrichter 33 gelieferte Gleichstromsignal von

Relaisausführung gemäß Fig. 2 sein, weil sie in aus- der gleichen Quelle abgeleitet. Sie haben die gleiche

reichendem Maße die gewünschte Abhängigkeit ohne 60 Größe, die von dem Wert des Wechselstromes in der

zusätzlichen Aufwand und etwas verlängerter Lauf- Primärleitung la abhängt.

zeit (bei hohen Vielfachen des Ansprechstromes) Der Pegeldetektor 29 enthält geeignete Schaltliefert, die mit der Verwendung eines Tiefpaßfilters mittel, die ein negatives Ausgangssignal unverzögert verbunden ist. abgeben, sobald das Eingangssignal einen vorbe-

Es sei nun an Hand von Fig. 2 die Überwachungs- 65 stimmten Ansprechpegel erreicht. Für das Verständeinrichtung 49 beschrieben. Sie besitzt zwei Impe- nis der Erfindung ist es nicht erforderlich, die danzglieder oder Widerstände 53 und 54, die einer- Schaltungseinzelheiten des Pegeldetektors im einzelseits an die positive bzw. negative Klemme der Speise- nen zu beschreiben.

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Der Ausgangskreis 62 des Pegeldetektors 29 ist bunden. Um eine bessere Temperaturunabhängigkeit über einen Widerstand 65 mit der positiven Klemme zu erzielen, sind die Widerstände 68 und 69 gleich der Speisespannungsquelle verbunden. Die Emitter- groß. Der Emitter der Doppelbasisdiode 67 ist unBasis-Strecke des Transistors 59 ist parallel zu dem mittelbar mit der positiven Klemme des Kondensators Widerstand 65 geschaltet. Wenn das Eingangssignal 5 47 verbunden.

des Pegeldetektors seinen Ansprechwert erreicht, ver- Solange das Potential des Emitters der Doppelursacht das unverzögert auftretende Ausgangssignal basisdiode 67 negativ gegenüber der Zündspannung einen Spannungsabfall an dem Belastungswiderstand ist, bleibt diese gesperrt (der Widerstand zwischen 65. Das damit an die Emitter-Basis-Strecke gelegte den Basiselektroden ist hoch). Es fließt dann über Potential steuert den Transistor 59 auf, und der io den Widerstand 68 nur ein Ruhestrom. Erreicht je-Nebenschlußkreis 58 wird niederohmig. Damit wird doch das Emitterpotential die Zündspannung, so wird die im allgemeinen leitende Diode 55 des Über- die Doppelbasisdiode 67 plötzlich leitend. Infolgewachungskreises 49 gesperrt, und die Aufladung des dessen fließt dann über den Widerstand 68 ein erheb-Kondensators 47 kann beginnen. licher Strom. Die nachfolgenden Relaiskreise sprechen

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel 15 auf diese Stromzunahme an, und das Ausgangssignal

der Erfindung wird der Ansprechpegel des Pegel- wird ausgelöst.

detektors 29 so gewählt, daß der Anregekreis 60 bei Vorzugsweise ist eine Doppelbasisdiode 67 vereiner Spannung von 4 Volt (effektiv) an der Sekundär- wendet, die von einer Emitterspannung von 10 Volt wicklung 31b anspricht. Diese Sekundärspannung aufgesteuert wird. Da jedoch der Ansprechwert der von 4VoIt entspricht zwar dem Ansprechwert des 20 Kondensatorspannung bei nur 2VoIt liegt, ist mit Stromes im Primärleiter la, der absolute Wert des dieser eine Vorspannung von 8 Volt in Reihe geStromes in der Primärleitung hängt jedoch noch von schaltet. Diese Vorspannung wird durch den Widerder jeweils eingeschalteten Wicklungsanzapfung (32 a stand 56 in Verbindung mit dem Widerstand 53 ge- oder 32 b) ab. liefert. Er ist im Überwachungskreis 49 zwischen der

Der Pegeldetektor 29 unterbricht das Ausgangs- 25 negativen Klemme des Kondensators 47 und der signal, falls sein Eingangssignal unter einen vorbe- negativen Klemme der Speisespannungsquelle angestimmten Abfallpegel sinkt. Dieser wird zweckmäßig ordnet. Durch geeignete Wahl der Widerstände 53 so gewählt, daß er mindestens 90% des obenerwähn- und 56 wird der Spannungsabfall am Widerstand 56 ten Ansprechpegels beträgt. Sobald der Strom auf den bei in Sperrichtung vorgespannter Diode 55 genau Abfallwert sinkt, kann der Anregekreis 60 das die 30 gleich 8 Volt gemacht. Die Einstellung der gewünsch-Aufsteuerung des Transistors 59 bewirkende Potential ten Vorspannung kann durch Hinzuschaltung eines an der Emitter-Basis-Strecke nicht mehr aufrecht- nicht dargestellten Potentiometers zwischen die beierhalten. Infolgedessen wird der Transistor 59 züge- den Widerstände 53 und 56 erleichtert werden. Wie steuert, und der Nebenschlußkreis 58 kehrt in seinen aus Fig. 2 hervorgeht, besteht die Emitterspannung normalen nichtleitenden Zustand zurück. Hierdurch 35 der Doppelbasisdiode 67 vor ihrer Aufsteuerung aus wird die die Sperrung der Diode 55 bewirkende Vor- der Spannung des Kondensators 57 plus dem Spanspannung beseitigt, und die in dem Kondensator 47 nungsabfall am Widerstand 56.
gespeicherte Energiemenge entlädt sich schnell, wo- Die Doppelbasisdiode 67 wird leitend, wenn die im durch die Relaiseinrichtung 3 a in den Ruhezustand Kondensator 47 gespeicherte Energie den vorbezurückgeführt wird. Die Teile des Überwachungs- 40 stimmten Ansprechwert erreicht. Dabei wird der kreises 49 sind zweckmäßig so bemessen, daß der Kondensator 47 schnell über die dann niederohmige Kondensator 47 nach dem Rückgang des Neben- untere Basis-Emitter-Strecke der Doppelbasisdiode schlußkreises 58 in den nichtleitenden Zustand in 67 und den Widerstand 68 entladen,
weniger als Ve Sekunde fast vollständig entladen ist. Die Kondensatoraufladung erfolgt, wie bereits be-

Ist die Kondensatorspannung auf einen vorbe- 45 schrieben, in kleinen hochfrequenten Stufen. Der Aufstimmten Ansprechwert angewachsen, der beispiels- ladekreis enthält die Widerstände 45, 46 und den weise in Fig. 5 mit V₁,. „ bezeichnet ist, spricht ein Kondensator 47, durch die die Zeitkonstante des nachgeschalteter Pegeldetektor an. Um eine sichere i?C-Kreises bestimmt ist. Um die räumlichen Ab-Relaisbetätigung auch dann zu gewährleisten, wenn messungen klein zu halten, wird die Kapazität des der Strom im Primärleiter la nur wenig seinen An- 5° Kondensators 47 verhältnismäßig klein und der Gesprechwert überschreitet, wird der kritische Span- samtwiderstand der Widerstände 45 und 46 sehr groß nungspegel V_p.„ gleich dem Scheitelwert eines gewählt. Dieser hohe Widerstand kann (wie weiter Gleichstromsignals (Differenzspannung zwischen den unten beschrieben) insbesondere bei kleinen Über-Leitungen A und D in Fig. 2) gewählt, das von einem strömen zu Schwierigkeiten führen, da sich dann die Strom im Primärleiter la erzeugt wird, der wesent- 55 Emitterspannung der Doppelbasisdiode 67 dem Anlich unter dem erwähnten Ansprechwert liegt. Zweck- sprechwert—entsprechend der langsamen Aufladung mäßig ist dieser Strom kleiner als die Hälfte des An- des Kondensators 57 auf seinen Ansprechwert von sprechstromes. Im Ausführungsbeispiel liegt der An- 2 Volt, beispielsweise innerhalb von 2 Sekunden oder sprechwert des Pegeldetektors daher bei einer Kon- mehr — verhältnismäßig langsam nähert,
densatorspannung von 2 Volt. öo Zur Aufsteuerung einer Doppelbasisdiode ist ein

Durch einen dem Kondensator 47 nachgeschalteten bestimmter Mindestwert des Emitterstromes erforder-Pegeldetektor 26 wird dieser Ansprechwert gemessen. lieh. Dieser Strom kann beispielsweise bei einer Basis-Dieser Pegeldetektor 26 enthält eine Doppelbasis- Basis-Spannung von 20VoIt 5-10~⁶Amp. betragen, diode 67; die eine, und zwar die untere Basis- Der Emitterkreis muß also in der Lage sein, zuelektrode, ist mit der negativen Klemme der Speise- 65 mindest diesen Strom zu liefern. Es ist bekannt, daß spannungsquelle über einen Widerstand 68 und die der Emitterstrom unmittelbar vor dem Leitendwerden zweite Basiselektrode mit der positiven Klemme der der Doppelbasisdiode ansteigt, sofern die Emitter-Speisespannungsquelle über einen Widerstand 69 ver- spannung weniger als V10 Volt unterhalb der Zünd-

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spannung liegt. Sind die den Zeitkreis des Relais auf- rend eines der Zeitintervalle des Hilfskreises 70 von

ladenden Impulse klein (z. B. bei einem den Ansprech- einem Wert unterhalb der 10-Volt-Zündspannung

wert — 4 Volt — nur wenig übersteigenden Über- auf einen Wert, der zumindest so groß ist wie diese,

strom), besteht die Möglichkeit, daß die hochohmigen Bei der nächsten Abtastung durch den Hilfskreis 70 Widerstände 44 und 45 den Ladestrom des Konden- 5 ist dann die Aufsteuerung der Doppelbasisdiode 67

sators auf einen Wert begrenzen, der niedriger ist als sichergestellt. Dieses günstige Ergebnis wird auf

der Mindeststrom für ein Zünden. In diesem Fall Kosten einer Verzögerung der Relaisansprechzeit von

kann die Zündspannung nicht erreicht werden, da die maximal 3 Millisekunden erreicht. Diese Zeit ist

durch jeden dreieckförmigen Impuls zugeführte selbst bei sehr großen Überströmen nicht zu groß, Ladung ebenso schnell abgeleitet wird, wie sie zu- io um den Einsatz der Relaiseinrichtung ungünstig zu

geführt wurde. beeinflussen.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird für Weiter oben wurde ausgeführt, daß bei der Auf-

die Doppelbasisdiode 67 eine Zündspannung von steuerung der Doppelbasisdiode 67 ein erheblicher

ungefähr 12 Volt gewählt und ihm ferner ein peri- Strom über den Widerstand 68 fließt. Wie aus Fig. 2

odisch wirksam werdender Hilfskreis 70 zugeordnet. 15 ersichtlich ist, ist parallel zu dem Widerstand 68 die

Letzterer setzt die Ansprechempfindlichkeit der Emitter-Basis-Strecke eines als Signalverstärker wir-

Doppelbasisdiode 67 in bestimmten Zeitintervallen kenden NPN-Transistors 78 geschaltet. In Reihe mit

auf den vorerwähnten 10-Volt-Pegel herab. der Basiselektrode des Transistors 78 ist ein Strom-

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält der Hilfskreis begrenzungswiderstand 79 geschaltet. In Reihe mit 70 eine weitere Doppelbasisdiode 71. Eine Basis der- 20 dem Emitter sind zwei Siliziumdioden 80 a und 80 b selben ist unmittelbar mit der negativen Klemme der angeordnet, die in Übereinstimmung mit der Emitter-Speisepannung verbunden. Zwischen die positive Basis-Strecke des Transistors 78 gepolt sind. Der Speisespannungsklemme und die zweite Basis ist ein Kollektor dieses Transistors ist über einen Verhältnis-Widerstand 72 geschaltet. Der Emitter der Doppel- mäßig kleinen Widerstand 81 und die Leitung 18 a basisdiode 71 ist über einen Strombegrenzungswider- 25 mit der Eingangsklemme 82 a des ruhenden Schalters stand 73 mit einem Widerstand 74 und einem Kon- 19 verbunden. Dessen Klemme 82 a ist über einen densator 75 verbunden, die ihrerseits wiederum in Belastungswiderstand 83 und einen weiteren WiderReihe an die Speisespannung geschaltet sind. Auf stand 84 mit der positiven Klemme der Speisespandiese Weise ergibt sich ein periodisch schwingender nung verbunden. Der Transistor 78 wird aufgesteuert, Oszillator. Dieser wird an die Doppelbasisdiode 67 30 sobald seine Emitter-Basis-Strecke infolge Zündung mittels eines geeigneten kleinen Kondensators 76 an- der Doppelbasisdiode 67 negativ vorgespannt ist.
gekoppelt, wobei je eine Basis beider Doppelbasis- Die Dioden 80 a und 80 b stellen sicher, daß der dioden 67 und 71 miteinander verbunden werden. Transistor 78 nicht durch den Ruhestrom der Doppel-

Der Hilfskreis 70 ist so ausgelegt, daß die Zeit- basisdiode 67 angesteuert wird. Jede Siliziumdiode

Intervalle zwischen der Herabsetzung der Ansprech- 35 stellt nämlich einen verhältnismäßig hohen Widerstand

empfindlichkeit etwa 8mal größer sind als die Periode gegenüber kleinen Vorwärtsströmen dar, so daß

der von dem Sägezahngenerator 23 gelieferten drei- der Ruhestrom der Doppelbasisdiode 67 über den

eckförmigen Impulse. Zweckmäßig arbeitet der Hilfs- Widerstand 68 abfließen muß. Der Transistor 78

kreis mit einer Frequenz von 300 Hz, womit jeder bleibt somit gesperrt, bis die Doppelbasisdiode 67

Periode der Hilfseinrichtung 6Vs Perioden des Säge- 40 zündet.

zahngenerators entsprechen. Jedesmal wenn der Hilfs- Bei der Aufsteuerung des Transistors 78 wird ein

kreis 70 wirksam ist, setzt er das Potential an der negatives Signal auf die Leitung 18 a und damit an

zweiten Basis der Doppelbasisdiode 67 um einen die Eingangsklemme 82 a des ruhenden Schalters 19

solchen Betrag herab, daß die Zündspannung (die angelegt, um die Auslösung des. Hauptschalters 2

von der Basis-Basis-Spannung abhängig ist) auf 45 herbeizuführen.

10 Volt vermindert wird. Der ruhende Schalter 19 enthält zweckmäßig

300mal pro Sekunde ermöglicht somit der peri- einen gesteuerten Gleichrichter 85, dessen Anode

odisch wirksam werdende Hilfskreis 70 der Doppel- bzw. Kathode mit der positiven Klemme der Batterie

basisdiode 67 des Pegeldetektors 26 zu zünden, so- 11 bzw. der Auslösespule 13 des Schalters 2 verbun-

f ern der Kondensator 47 während der vorhergehenden 50 den sind. Solange der gesteuerte Gleichrichter 85

6²h Speiseimpulse genügend Energie gespeichert hat, nicht durch einen kleinen, über seine Zündelektrode

so daß die Ladung des Kondensators über dem vor- 85 a angelegten Zündstrom aufgesteuert ist, sperrt er

bestimmten Ansprechwert liegt. Hierdurch werden den Stromfluß in beiden Richtungen, und der Strom-

die obenerwähnten Schwierigkeiten vermieden. Wäh- kreis ist unterbrochen. Wenn er jedoch gezündet wird,

rend der Zeitintervalle von 0,003 Sekunden zwischen 55 sinkt sein Widerstand in Durchflußrichtung auf einen

der Abtastung durch den Hilfskreis 70 liegt die sehr geringen Wert ab, so daß ein Strom über den

Emitterspannung der Doppelbasisdiode 67 genügend Auslösekreis 11, 12, 13 des Schalters 2 zur Betäti-

unterhalb ihrer dann wirksamen Zündspannung (un- gung der Auslöseklinke 14 fließen kann. Da der Strom

gefahr 12 Volt), und der Emitterstrom bleibt ver- des Gleichrichters 85 dabei einen Mindestwert (den

nachlässigbar klein. Die zwischen aufeinanderfolgen- 60 Haltestrom) überschreitet, der erforderlich ist, um

den Ladeimpulsen abfließende Kondensatorladung ist ihn im leitenden Zustand zu halten, bleibt der Gleich-

daher äußerst klein, so daß eine ausreichende Zu- richter leitend, bis der Hilfskontakt 12 des Schalters 2

nähme der Emitterspannung während jedes Zeitinter- öffnet, selbst wenn das Zündsignal schnell wieder ver-

valls immer erreicht wird, selbst wenn das Zeitinter- schwindet.

vall sich mit einer Zeitstrecke überlappt, bei der die 65 Zur Zündung des gesteuerten Gleichrichters 85

Halbwelle des Gleichstromsignals am Gleichrichter — beispielsweise ausgelöst durch ein negatives Steuer-

33 auf Null geht. Nach Ablauf der jeweiligen Zeit- signal an der Klemme 82 a — sind ein PNP-Tran-

verzögerung steigt somit die Emitterspannung wäh- sistor 86 und ein Impulstransformator 87 vorgesehen.

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Der Emitter des Transistors 86 ist unmittelbar mit durch nichtleitend, worauf der Kondensator sofort der positiven Klemme der Speisespannungsquelle ver- mit der Speicherung der ihm von dem Gleichstrombunden, während sein Kollektor über einen Wider- speisekreis gelieferten Energie beginnt,
stand 88 und die Primärwicklung 87 a des Impuls- Der Kondensator 47 wird dabei mit einer hochtransformators 87 mit der negativen Klemme der 5 frequenten Folge von dreieckförmigen Ladeimpulsen Speisespannung verbunden ist. Die Sekundärwicklung gespeist. Dies ist in einem Spannungs-Zeit-Diagramm 87 δ des Impulstransformators ist zwischen Kathode in Fig. 7 dargestellt. Das gezeigte Zeitintervall ent- und Zündelektrode des gesteuerten Gleichrichters 85 spricht einer Halbwelle des zu überwachenden geschaltet. Parallel zur Primärwicklung 87 a ist eine Stromes. Die dick ausgezogenen, mit 94 bezeichneten Diode 89 geschaltet, die in der dargestellten Weise io Kurventeile stellen die zwischen den Leitungen A gepolt ist. Diese begrenzt die sekundäre Spannungs- und D im Relaiskreis gemäß Fig. 2 auftretende Diffespitze, die beim Sperren des ruhenden Schalters 19 in renzspannung dar. Diese Spannungsimpulse 94 folgen der Sekundärwicklung 87 b als Gegenspannung auf- mit einer konstanten Frequenz von 2000 Hz aufeintritt, auf einen für die Zündelektrode zulässigen ander. Mit Bezugszeichen 95 in Fig. 7 sind die kon-Betrag. Die Basiselektrode des Transistors 86 ist mit 15 stanten Amplituden V_s des Sägezahngenerators 23 der Verbindungsklemme zwischen den Widerständen bezeichnet. Die Höhe und Dauer jedes Differenz-83 und 84 verbunden, von denen der letztere der Spannungsimpulses 94 wird von der gleichgerichteten Basiswiderstand dieses Transistors ist. Wechselspannung (die mit 96 in Fig. 7 bezeichnete,

Im allgemeinen ist das Potential an der Eingangs- sich über 180° streckende Sinuslinie) bestimmt. Der klemme 82 a des ruhenden Schalters annähernd gleich 20 Effektivwert der Spannung 96 war (s. oben) mit dem an der positiven Klemme der Speisespannung, 10 Volt aufgenommen worden,
wobei ein vernachlässigbarer Strom über die Wider- Die Differenzspannung 94 entspricht der Summe stände 84 und 83 fließen kann. Der Transistor 86 ist dieser Wechsel- und Gleichspannungen 95 bzw. 96, daher zugesteuert (nichtleitend). Sobald jedoch das abzüglich des gleichpolaren Bezugsspannungspegels V₂ Ausgangssignal von der Relaiseinrichtung 3 α geliefert 25 (Impedanzglied 41), wobei V₂ — V_s ist.
wird, wird die Eingangsklemme 82 a durch eine Der zeitbestimmende Kondensator 47 wird durch Spannung beaufschlagt, die fast gleich der negativen die Folge der dreieckförmigen Erregerimpulse 94 Speisespannung ist. Infolgedessen wird sofort ein zunehmend aufgeladen, bis der vorbestimmte An-Stromfluß über die Emitter-Basis-Strecke des Tran- sprechwert erreicht ist. Im betrachteten Beispiel ist sistors 86 herbeigeführt. Hierdurch wird der Tran- 30 angenommen, daß die Potentiometer 45 und 46 so sistor 86 leitend und verursacht eine schnelle Strom- eingestellt sind, daß hierzu eine Zeit von ungefähr erhöhung in der Primärwicklung 87 a des Impuls- ⁹Ao Sekunden erforderlich ist. Diese ist mehr als transformators 87. Infolgedessen liefert die Sekundär- lOOmal länger als das in Fig. 7 dargestellte Zeitinterwicklung 87 b, die in dem Zündkreis des gesteuerten vall. Da die Kondensatorspannung beim Ansprech-Gleichrichters 85 liegt, einen Zündstrom geeigneter 35 wert nur 2 Volt beträgt, ist bereits bei einem ÜberRichtung, Größe und Dauer zum Aufsteuern dieses strom von 2V2fachem Wert des Ansprechstromes der Gleichrichters. Da der gesteuerte Gleichrichter 85 mittlere Spannungszuwachs pro Ladeimpuls sehr verhältnismäßig empfindlich ist und bereits ein klein. Nach Erreichen des Ansprechwertes wird die schwaches Zündsignal zu seinem Aufsteuern aus- Doppelbasisdiode 67 gezündet und damit — wie vorreicht, ist es wichtig, zu verhindern, daß Störspannun- 40 stehend beschrieben — die Schalterauslösung eingegen im Relaiskreis oder anderweitig eingestreute leitet und bewirkt.

Spannungen den ruhenden Schalter in einem unge- Der Betriebspunkt, bei dem im beschriebenen Beieigneten Augenblick zum Ansprechen bringen. spiel die Relaisanordnung wirksam wird, ist durch Daher sind im Zündkreis des gesteuerten Gleich- den Punkt 97 auf der Kurve 30 in Fig. 3 angedeutet; richters 85 zur Unterdrückung von Störspannungen 45 diese Kurve stellt die Ansprechcharakteristik der darzwischen Kathode und Zündelektrode ein kleiner gestellten Relaisanordnung bei der angenommenen Kondensator und in Reihe mit der Zündelektrode Zeitverzögerungseinstellung dar.
und der Sekundärwicklung 87 & des Impulstransfor- Weiter oben ist die gewünschte Abweichung der mators ein sehr kleiner Widerstand 91 vorgesehen. Ansprechcharakteristik 30 von einem echten z² i-Ver-Ferner sind aus dem gleichen Grunde ein ebenso 50 halten im Bereich relativ niedriger Überströme erkleiner Widerstand und ein Kondensator 93 parallel wähnt worden, d. h. also in dem Bereich links von zum Anoden-Kathoden-Kreis des gesteuerten Gleich- dem Punkt 97 in Fig. 3. Dies ist eine der Relaisrichters angeordnet. anordnung nach der Erfindung anhaftende Eigen-

Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise der schaft. Sie wird am besten an Hand von Fig. 7 ver-Relaiseinrichtung sei zunächst angenommen, daß in 55 ständlich. Aus Fig. 7 geht hervor, daß die Höhe des dem zu schützenden Stromkreis la ein unzulässiger ersten und letzten Speiseimpulses 94 während jeder Betriebszustand auftritt, durch den ein plötzliches Halbwelle des zu überwachenden Stromes sehr klein Anwachsen des Stromes auf den 2V2fachenAnsprech- ist. Wenn die Spannung des zeitbestimmenden Konwert hervorgerufen wird. Das ist ein verhältnismäßig densators 47 ihren kritischen 2-Volt-Pegel am Ende kleiner Überstrom. Daher arbeitet der sättigbare 60 der jeweiligen Zeitverzögerung erreicht, überschreitet Transformator 31 noch in seinem linearen Bereich. sie die Höhe wenigstens eines dieser beiden Impulse. Die von ihm gelieferte sekundäre Wechselspannung Infolgedessen tragen diese dann nichts zu dem ist 2V2mal so groß wie der Ansprechpegel von 4 Volt, Speichervorgang bei. Die Relaisansprechzeit wird soalso 10 Volt (effektiv). Der Anregekreis 60 spricht mit etwas verlängert. Dieser Effekt ist bei niedrigen sofort an und steuert den Transistor 59 im Neben- 65 Überströmen mit längeren Ansprechzeiten noch schlußkreis 58 des Überwachungskreises 49 auf. An stärker. Beispielsweise sind es bei einem Überstrom den negativen Pol der Diode 55 wird damit das posi- entsprechend dem I¹MaChCn Ansprechwert ungefähr tive Speisespannungspotential angelegt. Sie wird hier- fünf oder sechs Speiseimpulse in jeder Periode des zu

überwachenden Stromes, deren Größe kleiner als 2 Volt ist. Der Gesamtverlust ihres Ladungsbeitrages bewirkt, daß die Kondensatorspannung sich noch langsamer — und zwar für Relais-Laufzeiten von mehr als 2 Sekunden — ihrem Ansprechwert nähert, und hat eine merkbar größere Zeitverzögerung als bei einem echten i²1-Verhalten zur Folge. Bei geringen Überströmen entspricht die Ansprechcharakteristik der Relaisanordnung also einer Beziehung iⁿ i=konst, wobei η größer als 2 ist.

Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise sei ein zweiter Betriebszustand betrachtet, gemäß dem der Strom im Primärleiter la plötzlich auf einen Wert ansteigt, der 8mal größer ist als der Ansprechstrom. Bei diesem Strom arbeitet der sättigbare Transformator 31 in seinem nichtlinearen Bereich. Es sei daher angenommen, daß die von dem Transformator 31 gelieferte sekundäre Wechselspannung nur 7V2inal so groß ist wie der 4-Volt-Ansprechpegel oder gleich 30 Volt (effektiv).

Der Anregekreis 60 spricht an und bewirkt den Beginn des Zeitablaufes. Da die durch den Gleichrichter 33 an den Überlagerungskreis 22 angelegte Gleichspannung den erhöhten Wert der vom Transformator 31 gelieferten Sekundärspannung wiederspiegelt, wird der Zeitkreis 25 nun von einer Folge von dreieckförmigen Differenzspannungsimpulsen erregt, deren Höhe und Dauer je 3mal so groß sind wie die mit 94 in Fig. 7 dargestellten. Aber die dreifache Dauer (Basis) hat für die größten Impulse (das sind die Impulse, die zwischen 70 und 110° der in Fig. 7 dargestellten Halbwelle von 180° fallen) zur Folge, daß die Einspeisung in den Zeitkreis zwischen 70 und 110° jeder Halbwelle des zu überwachenden Stromes ständig erfolgt. Hieraus folgt, daß die während einer vollen Periode des zu überwachenden Stromes integrierte Fläche der Erregerimpulse vom 8fachen Wert des Ansprechstromes an etwas mehr als 9mal größer ist als die entsprechende Fläche bei einem Überstrom vom 2V2fachen des Ansprechwertes.

Bei derartig großen Überströmen braucht bei unveränderter Einstellung der zeitbestimmenden Elemente der Relaiseinrichtung der Kondensator 47 nur ungefähr 0,09 Sekunden oder eine lOmal längere Zeit als das in Fig. 7 dargestellte Zeitintervall, um den vorbestimmten Ansprechwert für die Auslösung zu erreichen.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise bei einem Überstrom vom 8fachen Wert des Ansprechstromes geht hervor, daß die Nichtlinearität des Transformators 31 das Relais daran hindert, bei hohen Vielfachen des Ansprechstromes mit einer Zeitverzögerung zu arbeiten, die wesentlich kürzer ist als die Zeitverzögerung, die einem echten P i-Verhalten entspricht. Nämlich immer dann, wenn die maximale Größe der an den Uberlagerungskreis 22 angelegten Gleichspannung den Wert Spitze—Spitze von 40 Volt des periodischen dreieckförmigen Signals überschreitet, wird das resultierende Signal, das den Zeitverzögerungskreis 25 speist, während jeder Halbwelle zu einem Dauersignal für mindestens zwei aufeinanderfolgende Perioden des Sägezahngenerators. Hierdurch wird die Aufladezeit des Kondensators herabgesetzt. Diese mit zunehmender Größe des zu überwachenden Stromes ansteigende Tendenz wird durch die Nichtlinearität des Transformators 31 aufgehoben. Dieser begrenzt die von dem zu überwachenden Strom abgeleitete Gleichspannung, so daß diese weniger als proportional zu dem zu überwachenden Strom ansteigt.

In der Praxis wird der Transformator 31 zweckmäßig so ausgelegt, daß die Sättigung beginnt, wenn der zu überwachende Strom einen Wert in der Größenordnung des 6- oder 7fachen Ansprechstromes erreicht, und daß er danach allmählich die Größe der von dem zu überwachenden Strom abgeleiteten Gleichspannung begrenzt. Wählt man einen Transformator mit geeignet nichtlinearem Verhalten, wird die gewünschte Abweichung der Relaisansprechcharakteristik 30 (Fig. 3) von einem echten P i-Verhalten im Sinne einer Verlängerung der Ansprechzeit bei relativ hohen Überströmen erreicht.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Relaisanordnung zur Überwachung elektrischer Stromkreise, durch die beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstromes, ein verzögertes Ausgangssignal abgegeben wird, dessen Verzögerung vom reziproken Wert der Größe des Fehlers abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem zu überwachenden Stromkreis (Primärleiter la) gekoppelter Eingangskreis (20) ein in seiner Höhe, der Höhe des Stromes (oder der Spannung) im zu überwachenden Stromkreis entsprechendes pulsierendes Gleichstromsignal liefert, dem in einem Überlagerungskreis (22) eine Folge von dreieckförmigen Impulsen überlagert wird, daß von der Summe dieser beiden Größen ein gleichpolares Bezugssignal subtrahiert wird, dessen Höhe gleich dem Scheitelwert der dreieckförmigen Impulse ist, daß von der sich hieraus ergebenden Differenzgröße ein Speicherkreis (25) beaufschlagt wird, sobald die Größe des pulsierenden Gleichstromsignals einen mittels Pegeldetektor (29) vorgegebenen Wert überschreitet, und daß ein dem Speicherkreis nachgeschalteter weiterer Pegeldetektorkreis (26) bei Erreichen eines vorbestimmten, im Speicherkreis (25) gespeicherten Energiebetrages ein zur Auslösung des Hauptschalters od. dgl. dienendes Ausgangssignal abgibt.

2. Relaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des gleichpolaren Bezugssignals ein Impedanzglied (24), z. B. eine Zenerdiode (41 in Fig. 2), dient.

3. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der von einem Sägezahngenerator (23) gelieferten dreieckförmigen Impulsfolge verhältnismäßig groß gegenüber der Frequenz des zu überwachenden Stromes ist.

4. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das pulsierende Gleichstromsignal durch Gleichrichtung aus dem zu überwachenden Strom gewonnen wird.

5. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anregeglied (27) beim Auftreten eines unzulässig hohen Überstromes im zu überwachenden Stromkreis anspricht und durch Aufsteuern eines Transistors (59 in Fig. 2) einen den Speicherkondensator (47 in Fig. 2) umgehenden niederohmigen Nebenschlußkreis für die Ladeimpulse sperrt.

6. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pegeldetektorkreis (26) ein Hilfskreis (70) zugeordnet ist, der periodisch die Zündspannung einer das Ausgangssignal bei Erreichen der kritisehen Ladespannung des Speicherkondensators (47 in Fig. 2) abgebenden Doppelbasisdiode (67) herabsetzt, um auch die Abgabe des Ausgangssignals sicherzustellen, wenn sich im Bereich niedriger Überströme die Aufladung des Speicherkondensators langsam ihrem kritischen Spannungspegel nähert.

7. Uberstromrelais nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einer Ansprechcharakteristik, die ein nach einer Potenzfunktion verlaufendes Überstrom-Zeit-Verhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckförmigen Impulse einen konstanten Scheitelwert besitzen und daß der Energiespeicherkreis in Reihe mit einem Speicherkondensator geschaltete Wider-Standselemente enthält und mit einer Energiemenge gespeist wird, die aus der Differenz des durch die Überlagerung des pulsierenden Gleichstrom- und des dreieckförmigen Wechselstromsignals entstandenen resultierenden Signals und des Bezugssignals hergeleitet ist, womit an dem Speicherkondensator eine Spannung hervorgerufen wird, die annähernd eine Funktion des Quadrats der Gleichstromsignalgröße ist.

8. Überstromzeitrelais nach Anspruch 7 mit einer Ansprechcharakteristik, deren Überstrom-Zeit-Verhalten der Beziehung i²1 = konst. entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ankopplung der Relaiskreise an den zu überwachenden Stromkreis ein Sättigungswandler (31) dient, der bei hohen Überströmen in das Sättigungsgebiet gelangt und dadurch im Bereich hoher Überströme ein Abweichen der Ansprechcharakteristik von der z²i-Kurve im Sinne einer vergrößerten Zeitverzögerung bewirkt.

9. Uberstromrelais nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der kritische Spannungspegel des Speicherkondensators so gewählt ist, daß die am Anfang und Ende jeder Halbwelle des zu überwachenden Stromes auftretenden, den Kondensator beaufschlagenden Ladeimpulse nichts zu dem Speichervorgang beitragen und infolgedessen im Bereich kleiner Überströme die Ansprechcharakteristik von der z²i-Kurve im Sinne einer größeren Ansprechzeit abweicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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