DE1613575B2 - Einrichtung zum ein- und ausschalten einer von einem wechselstromnetz gespeisten last - Google Patents

Description

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wieder eingeschaltet werden kann. Zur Lösung dieser stromes auf einfache Weise zum Auslösen des zweiten Aufgabe ist die eingangs genannte Einrichtung erfin- Steuerstromkreises und damit zum Ausschalten des dungsgemäß gekennzeichnet durch eine in Reihe impulsgenerator herangezogen,
mit der Last und der Graetz-Gleichrichterbrücke Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht hierzu geschaltete Laststrommeßeinrichtung, durch einen 5 vor, daß der Impulsbildungsstromkreis ein Schmitt-Zündimpulsgenerator, dessen Ausgang mit der Steuer- Trigger ist.

elektrode des Thyristors verbunden ist, ferner durch Diese Ausführungsform läßt sich gemäß der Erfineinen ersten Steuerstromkreis mit einem ersten dung weiterbilden durch einen zwischen dem Aus-Schalter zum Einschalten und einem zweiten Schalter gang der zusätzlichen Graetz-Gleichrichterbrücke zum Ausschalten des Impulsgenerators sowie durch io und dem Eingang des Impulsbildungsstromkreises einen auf eine von der Laststrommeßeinrichtung angeordneten i?C-Kreis mit einer derartigen Zeitabgeleitete Steuergröße ansprechbaren und durch konstante, daß ein Ansprechen des Impulsbildungseinen dritten Schalter nach dem Rückgang des Last- Stromkreises durch Schaltüberspannungen oder Einstromes wieder zurückstellbaren zweiten Steuerstrom- schaltstromstöße im Laststromkreis verhindert wird, kreis der Art, daß bei Überschreiten eines vor- 15 Hierdurch werden unnötige Abschaltungen und ein bestimmten Laststromwertes der Zündimpulsgenerator überflüssiges Eingreifen des Bedienungspersonals verausgeschaltet wird und erst nach der Rückstellung hindert.

des zweiten Steuerstromkreises wieder durch den Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der

ersten Schalter einschaltbar ist. Erfindung noch vorgesehen, daß der Impulsgenerator

Somit sieht die Erfindung zwei Steuerstromkreise 20 ein Sperrschwinger ist, der einen Transistor enthält,

und drei Schalter zu deren Betätigung vor. Mit den dessen Kollektor mit dem Ausgang des ersten Steuer-

beiden ersten Schaltern wird ein erster Steuerstrom- Stromkreises und dessen Emitter mit dem Ausgang

kreis ein- bzw. ausgeschaltet und damit ein Impuls- des zweiten Steuerstromkreises verbunden ist.

generator in Betrieb gesetzt, der seinerseits Zünd- Am Beispiel der in der Zeichnung dargestellten

impulse zum Zünden des Thyristors liefert, das 25 Schaltung wird die Erfindung nun weiter erläutert,

einen Festkörperschalter zwischen Netz und Last Der Netzteil enthält einen Transformator TS2,

darstellt. Damit kann die Last nach Wahl ein- bzw. dessen Primärwicklung an das Wechselstromnetz 1, 2

ausgeschaltet werden. Zusätzlich zur Betätigung durch angeschaltet und dessen Sekundärwicklung an eine

den ersten Steuerstromkreis wird der Zündimpuls- Graetz-Gleichrichterbrücke D 9 bis D12 angeschlossen

generator auch durch den zweiten Steuerstromkreis 30 ist. Die Gleichspannung der Brücke D 9 bis D12

gesteuert und bei Ansteigen des Laststromes über wird durch Kondensatoren C6 und C8 und einen

einen Sollwert außer Betrieb gesetzt. Eine erneute Widerstand R21 geglättet und durch eine Zener-

Inbetriebnahme ist nur bei Betätigung des dritten diode Zl stabilisiert.

Schalters möglich. Dies bedeutet, daß die Einrichtung Der Laststrommeßkreis enthält eine Graetz-Gleich-

die Last bei Überstrom abschaltet und diese erst 35 richterbrücke D 3 bis D 6, die an einen Stromwand-

dann wieder eingeschaltet wird, wenn eine Bedie- ler T3 angeschlossen ist. Sie arbeitet auf eine RC-

nungsperson z. B. nach Entdecken und Beseitigen Schaltung, welche aus R25, R26 und C5 besteht,

einer Störung den dritten Schalter betätigt. Dies Ein Potentiometer VR1 liegt parallel zum Konden-

führt zu einer sehr hohen Betriebssicherheit, die sator C5, und der Schieber des Potentiometers führt

bisher bei mit Thyristoren geschalteten Einrichtungen 40 der Basis eines Transistors β 6 eine Vorspannung zu.

nicht vorhanden war. Der Transistor β 6 ist der gewöhnlich ausgeschaltete

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung Transistor eines Transistorpaares, das einen Impulssieht vor, daß jede der zur Last führenden Leitungen bildungsstromkreis β 6, Ql bildet. Die Spannung, des Wechselstromnetzes eine Graetz-Gleichrichter- auf welche C5 aufgeladen wird, ist proportional zu brücke mit jeweils einem zu den Gleichspannungs- 45 dem in der Primärwicklung des Stromwandlers Γ3 punkten der Graetz-Gleichrichterbrücken parallel- fließenden Strom. VR1 bestimmt den Anteil dieser geschalteten Thyristor enthält und daß der Ausgang Spannung, der auf die Basis des Transistors β 6 zur des Impulsgenerators mit der Steuerelektrode jedes Einwirkung kommt, und bestimmt den Strom, bei Thyristors verbunden ist. welchem der Transistor β 7 leitet. Der Transistor β 7

Dies bedeutet, daß in jeder Phase der Wechsel- 50 sperrt, wenn β 6 leitet, da beide Transistoren als

Spannungszuleitung ein Thyristor und eine Graetz- Schmitt-Trigger geschaltet sind. Die Vorspannung

Gleichrichterbrücke liegen, wobei beide Thyristoren wird der Basis eines Transistors β 5 zugeführt, mit

durch den Impulsgenerator gesteuert werden. Hier- welcher der Kollektor von β 7 verbunden ist. β 5

durch ist eine Abschaltung in jeder Leitung eines gehört zu dem zweiten Steuerstromkreis.

Wechselstromnetzes auf einfache Weise sichergestellt. 55 Zusätzlich zu dem Strom, bei welchem der Impuls-

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, strombildungskreis β 6, β 7 leitet, wird auch dessen daß die Laststrommeßeinrichtung ein Stromtransfor- Zeitkonstante eingestellt, die sich durch die Spannung mator ist, dessen Primärwicklung zur Last in Reihe an C5 bestimmt. Dies geschieht durch Einstellung geschaltet ist und an dessen Sekundärwicklung eine der Werte eines Spannungsteilers aus R25, R26 und zusätzliche Graetz-Gleichrichterbrücke angeschlossen 60 VRl, was bequem vorher erfolgen kann,
ist und von der zusätzlichen Graetz-Gleichrichter- Diese Laststrommeßeinrichtung hat den Vorteil, brücke ein Impulsbildungsstromkreis zum Auslösen daß der Kondensator C5 im Augenblick der Einschaldes zweiten Steuerstromkreises derart gesteuert ist, tung entladen wird. Auf den Impulsbildungsstromdaß der Impulsbildungsstromkreis einen Auslöse- kreis β6, β7 kommen daher Schaltungsüberspannunimpuls erzeugt, wenn die Größe des Gleichstrom- 65 gen oder anfängliche Stromstöße nicht zur Einwirsignals der Graetz-Gleichrichterbrücke einen vorher- kung, welche ihn veranlassen könnten, den Steuerbestimmten Wert überschreitet. Damit wird die vom Stromkreis aus TH2, β4, β5 auszulösen, außer wenn Stromtransformator gemessene Größe des Last- der Stromstoß beispielsweise infolge eines Kurz-

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Schlusses übermäßig stark ist. Wenn dagegen der leitet, wird ein Kondensator CZ nahezu auf volle Steuerstromkreis einige Zeit in Betrieb war, ist C5 Spannung aufgeladen, und über die Klemme 1 wird aufgeladen, und ein sehr viel kleinerer Stromstoß der Kollektor von Ql an negative Spannung gelegt,

ist erforderlich, um die Spannung an ihm zu erhöhen Dies bewirkt, daß der Zündimpulsgenerator Ql, Tl

und dadurch Q 6 auszulösen. 5 schwingt. THZ, TH'4 werden gezündet, und die

Der zu der Last Rl fließende Strom wird in beiden Last Rl erhält Spannung.

Phasen durch Thyristoren 7773 und TH4 geschaltet, Auch der zweite Schalter SWl ist als Arbeitsdie zu den Gleichspannungspunkten der beiden Graetz- kontakt ausgebildet und führt in geschlossenem Zu-Gleichrichterbrücken D17 bis D 20 und D 21 bis stand einem Transistor β 2 Basisstrom zu. Wider- D24 parallel geschaltet sind. Wenn THZ oder TH4 io stände R35 und RW sind so gewählt, daß Ql Masseoder beide gesperrt sind, fließt kein Strom zur potential hat, und die Spannung an CZ wird zuLast Rl. Da die Spannung an jedem Thyristor THZ, sammen mit dem zu THl parallelen Potentialabfall TH4 am Ende jeder Halbwelle des Wechselstroms von R15 zur Einwirkung gebracht, wodurch die auf Null abfällt, muß sowohl THZ als auch TH4 Vorspannung von THl umgekehrt und THl gesperrt kontinuierlich durch Impulse gezündet werden. Diese 15 wird. Wenn THl nicht leitet, fällt die Zufuhr negawerden in dem Zündimpulsgenerator Q1, Tl erzeugt. tiven Stromes zum Kollektor von Ql weg. Der Die in ihm erzeugten Zündimpulse gelangen über Impulsgenerator Q1, Tl hört auf, Impulse zu erzeudie Sekundärwicklungen R6 und R7 des Transfor- gen, und die Thyristoren THZ und TH4 werden mators Tl und zugehörige Schutzwiderstände auf am Ende der nächsten Halbwelle gesperrt, die Steuerelektroden von THZ und TH4. 20 Eine Ausschaltung infolge Störungen oder Überlast

Drei Sekundärwicklungen R6, Rl und RS mit wird durch den zweiten Steuerstromkreis THl, Q4,

Schutzwiderständen sind für den Fall dargestellt, QS bewirkt. Übersteigt der Primärstrom im Strom-

daß die Einrichtung für ein Dreiphasennetz verwendet wandler TZ seinen Sollwert, wird der Transistor Q 7

wird, wobei R8 einen nicht dargestellten dritten ausgeschaltet, und der Basis des Transistors Q5 wird

Thyristor steuert. 25 eine Vorspannung zugeführt. Q5, THl und Q4 sind

Zum Zündimpulsgenerator gehört noch eine Di- verbunden und wirken in der gleichen Weise wie

odeD2 zwischen dem Emitter des Transistors Q1 QZ, THl und Ql. Aber die negative Spannung, die

und einem Widerstand RS. Der Verbindungspunkt parallel zu RZl (entspricht RZ im ersten Steuer-

von Dl und R5 (mit 10 bezeichnet) wird relativ Stromkreis) entwickelt wird, wenn THl leitet, wird

zum anderen Ende von R5 (mit 11 bezeichnet) auf 30 über RZ4 auf die Klemme 10 des Zündimpulsgene-

einem negativen Potential gehalten. Es ist daher rators zur Einwirkung gebracht. Wenn dieser schwingt,

unmöglich, Q1 auszulösen und einen Impuls zum wird er angehalten, und jede weitere Schwingung

Zünden von THZ, TH4 zu erzeugen. Im Betrieb wird verhindert, bis die Spannung an der Klemme 10

wird dem Zündimpulsgenerator an der Klemme 9 beseitigt ist. Dies wird durch Drücken des dritten

eine geregelte Spannung von etwa —12 V zugeführt, 35 als Arbeitskontakt ausgebildeten Schalters SWZ

und die Klemme 11 ist mit dem Pluspol der Gleich- erreicht.

stromzuführung verbunden. Die Einwirkung der Zur Prüfung der Einrichtung kann ein Fehler negativen Spannung von etwa —12 V an der Klemme 1 durch Schließen eines vierten Schalters S W4 vorlöst das Schwingen des Generators aus. Wenn jedoch getäuscht-werden, der eine negative Spannung über eine negative Spannung von etwa —4 V auf die 40 RZl an die Basis von QS legt. Klemme 10 gegeben wird, wird Q1 gesperrt. Wenn Nach einer Störung kann eine Rückstellung erfolferner diese Spannung an die Klemme 10 angelegt gen, indem der erste Steuerstromkreis automatisch wird, bevor die negative zum Kollektor von Ql in die AUS-Stellung geschaltet wird, d.h., THl führende Spannung an der Klemme 1 zur Einwir- wird nichtleitend gemacht. Dies wird beispielsweise kung kommt, kann der Zündimpulsgenerator nicht 45 durch Einlegen einer Diode zwischen die Klemmen zum Schwingen gebracht werden. Der Zündimpuls- K und F erreicht, wobei die Anode mit F verbunden generator kann daher in einem unwirksamen Zustand wird.

gehalten werden, aus dem er durch Einwirkung der Eine Rückstellung in die EIN-Stellung kann auch

normalen Auslösespannung nicht herausgebracht wer- erreicht werden, indem eine Diode zwischen den

den kann. 50 Klemmen K und B angeordnet wird.

Hierzu dient der erste Steuerstromkreis THl, Ql, Zum Erreichen eines intermittierenden Betriebes QZ mit einem von Hand betätigbaren Schalter SWl wird die Brücke zwischen den Klemmen D und E zum Einschalten und einem Schalter SWl zum Aus- entfernt. Obwohl THl noch immer durch Schließen schalten und der zweite Steuerstromkreis THl, Q4, von SWl gezündet werden kann, kann der leitende QS mit einem dritten Schalter SWZ. Der erste Schal- 55 Zustand nicht aufrechterhalten werden, wenn das ter SWl ist als Arbeitskontakt ausgebildet und führt negative Potential z. B. durch Öffnen von SWl von in geschlossenem Zustand einem Transistor QZ den der Steuerelektrode von THl entfernt wird. Die Basisstrom zu. Widerstände RlS und i?12 sind so Last Rl ist daher angeschaltet, wenn SWl geschlossen gewählt, daß QZ auf Massepotential liegt, und der ist, und abgeschaltet, sobald SWl geöffnet wird. Kollektor wird annähernd auf gleichem Potential 60 Die Schaltung zeigt unten Klemmen A bis M. gehalten. Der Eingang eines Thyristors THl wird Sofern diese Klemmen im vorstehenden nicht erläugewöhnlich negativ gehalten, aber wenn QZ nach tert wurden, dienen sie zum Anlegen von Prüfspan-Masse durchschaltet, wird Γ//1 gezündet. Ein Wider- nungen, zum Messen der Betriebsspannungen und stand RZO ist durch eine Brücke zwischen den Klem- allgemein zum Überprüfen der Funktion der Einmen D und E an Masse gelegt und bildet daher die 65 richtung.

Belastung für THl. RZO ist so gewählt, daß gerade Zum Zusammenschalten einer beliebigen Anzahl

genügend Strom durch THl abgezogen wird, um von Einrichtungen gemäß der Figur zu einer zentralen

den leitenden Zustand aufrechtzuerhalten. Wenn THl Steuerschaltung, wobei alle einzelnen Einrichtungen

gemeinsam ausgeschaltet werden können, wird die Klemme 10 über eine Diode D16 an eine Klemme M gelegt, und alle Klemmen M sind an einen gemeinsamen, nicht dargestellten Schalter angeschlossen, durch welchen ein negatives Potential von etwa

—4 V an allen Klemmen M zur Einwirkung gebracht wird. Dieser gemeinsame Schalter kann sich beispielsweise im Büro der Betriebsleitung befinden oder mit einem Feueralarm- oder einem anderen Warnsystem verbunden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

1 2 generator (Ql, Tl) ein Sperrschwinger ist, der Patentansprüche· einen Transistor (QT) enthält, dessen Kollektor mit dem Ausgang des ersten Steuerstromkreises (THl, Ql, Q7>) und dessen Emitter mit dem Aus-

1. Einrichtung zum Ein- und Ausschalten einer 5 gang des zweiten Steuerstromkreises (TH2, 04, von einem Wechselstromnetz gespeisten Last mit Q S) verbunden ist.

einer in Reihe mit der Last geschalteten Graetz-Gleichrichterbrücke, zu deren Gleichspannungspunkten ein Thyristor parallel geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine in Reihe mit io

der Last (R£) und der Graetz-Gleichrichterbrücke
(D 17 bis 7)20) geschaltete Laststrommeßeinrichtung (T3), durch einen Zündimpulsgenerator
(Ql, Ti), dessen Ausgang mit der Steuerelektrode

des Thyristors verbunden ist, ferner durch einen 15 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung

ersten Steuerstromkreis (THl, Ql, Q3) mit einem zum Ein- und Ausschalten einer von einem Wechsel-

ersten Schalter (SWl) zum Einschalten und einem stromnetz gespeisten Last mit einer in Reihe mit der

zweiten Schalter (SWl) zum Ausschalten des Last geschalteten Graetz-Gleichrichterbrücke, zu deren

Impulsgenerators (Ql, Tl) sowie durch einen Gleichspannungspunkten ein Thyristor parallel ge-

auf eine von der Laststrommeßeinrichtung (73) 20 schaltet ist.

abgeleitete Steuergröße ansprechbaren und durch Eine solche Einrichtung ist als Temperaturregeleinen dritten Schalter (S W3) nach dem Rückgang schaltung mit einem Heizleiter bekannt. Vermindert des Laststromes wieder zurückstellbaren zweiten der Heizleiter beim Aufheizen seinen Widerstands-Steuerstromkreis (THl, Q4, QS) der Art, daß bei wert, werden Transistoren geschaltet mit dem Ergeb-Überschreiten eines vorbestimmten Laststrom- 25 nis, daß der Thyristor nicht mehr gezündet und die wertes der Zündimpulsgenerator (Q 1, Tl) aus- Last abgeschaltet wird. Steigt jedoch der Widerstand geschaltet wird und erst nach der Rückstellung des Heizleiters, zündet der Thyristor aufs neue und des zweiten Steuerstromkreises (THl, Q4, QS) schaltet den Strom ein (deutsche Zeitschrift »ETZ—B«, wieder durch den ersten Schalter (SWl) ein- 1966, S. 656).
schaltbar ist. 3° Bekannt ist ferner eine Einrichtung zum Ein- und

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ausschalten einer von einem Gleichstromnetz gekennzeichnet, daß jede der zur Last führenden speisten Last, wobei zwischen Stromquelle und Last Leitungen des Wechselstromnetzes eine Graetz- ein Festkörper-Trennschalter in Form eines Thy-Gleichrichterbrücke (7)17 bis DlO; DU bis D14) ristors liegt. In Reihe mit der Last ist eine Laststrommit jeweils einem zu den Gleichspannungspunkten 35 meßeinrichtung geschaltet. Ferner ist ein erster der Graetz-Gleichrichterbrücken (D 17 bis D 20, Steuerstromkreis mit zwei Schaltern vorhanden, durch D 21 bis D 24) parallelgeschalteten Thyristor (7773; die der Thyristor wahlweise in den leitenden oder TH4) enthält und daß der Ausgang des Impuls- nichtleitenden Zustand versetzbar ist. Ein zweiter generators (Q 1, Tl) mit der Steuerelektrode jedes Steuerstromkreis spricht auf den Ausgang der Last-Thyristors (7773; 7774) verbunden ist. 40 Strommeßeinrichtung an und ist so angeordnet, daß

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch er den Thyristor in den nichtleitenden Zustand vergekennzeichnet, daß die Laststrommeßeinrichtung setzt, wenn der durch die Laststrommeßeinrichtung ein Stromtransformator (T3) ist, dessen Primär- fließende Strom einen Sollwert überschreitet (franwicklung zur Last in Reihe geschaltet ist und an zösische Patentschrift 1 266 356).

dessen Sekundärwicklung eine zusätzliche Graetz- 45 Weiter ist eine Einrichtung zur Regelung des von

Gleichrichterbrücke (7)3 bis 7)6) angeschlossen einem Wechselstromnetz an eine Last gelieferten

ist und von der zusätzlichen Graetz-Gleichrichter- Stromes mit einer in Reihe mit der Last geschalteten

brücke (7)3 bis 7)6) ein Impulsbildungsstromkreis Graetz-Gleichrichterbrücke, zu deren Gleichspan-

(Q6, Ql) zum Auslösen des zweiten Steuerstrom- nungspunkten ein Thyristor parallel geschaltet ist,

kreises (THl, Q4, QS) derart gesteuert ist, daß 50 und mit einer Laststrommeßeinrichtung bekannt. Die

der Impulsbildungsstromkreis einen Auslöseimpuls Laststrommeßeinrichtung enthält ihrerseits einen

erzeugt, wenn die Größe des Gleichstromsignals Stromwandler, dessen Primärwicklung in Reihe mit

der Graetz-Gleichrichterbrücke (7)3 bis 7)6) einen der Last liegt und dessen Sekundärwicklung mit einem

vorherbestimmten Wert überschreitet. Brückengleichrichterstromkreis verbunden ist. Die

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 55 Stärke des Gleichstromsignals des Brückengleichkennzeichnet, daß der Impulsbildungsstromkreis richterstromkreises ist der Stärke des in der Primär- (Q6, QT) ein Schmitt-Trigger ist. wicklung des Stromwandlers fließenden Stromes pro-

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet portional. Das Gleichstromsignal steuert den Thydurch einen zwischen dem Ausgang der zusatz- ristor (USA.-Patentschrift 3 207 975).

liehen Graetz-Gleichrichterbrücke (7)3 bis 7)6) 60 Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs

und dem Eingang des Impulsbildungsstromkreises genannten Art liegt der Erfindung die technische

(Q6, Ql) angeordneten 7?C-Kreis (RlS, C5, R26, Aufgabe zugrunde, nicht nur das Ein- und das Aus-

VRl) mit einer derartigen Zeitkonstante, daß ein schalten der von einem Wechselstromnetz gespeisten

Ansprechen des Impulsbildungsstromkreises (Q6, Last durch manuelle Betätigung von Schaltern zu

Ql) durch Schaltüberspannungen oder Einschalt- 65 ermöglichen, sondern auch dafür zu sorgen, daß die

Stromstöße im Laststromkreis verhindert wird. Einrichtung bei Überlastung oder Kurzschluß selbst-

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 tätig ausschaltet und nach einer selbsttätigen Ausbis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tmpuls- schaltung nur durch bewußten manuellen Eingriff