DE1763346B2 - Schaltungsanordnung zur Über lastungssicherung fur elektronische Relaisanordnungen - Google Patents

Description

Es isl bekannt, daß sämtliche ferromagnetischen F i g. 3 ein praktisches Schaltbeispiel für eine elek-

Werkstoffe oberhalb einer bestimmten Temperatur, ironische Relaisanordnung, bei der die galvanische

die als sogenannte Curie-Temperalur bezeichnet wird. 50 Trennung zwischen Ein- und Ausgangskreis mi' els

die sie kennzeichnende hohe Permeabilität innerhalb übertrager erreicht ist.

eines kleinen Temperaturbereiches, d. h. praktisch Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips

plötzlich, verlieren. wird als erstes auf die F i g. 1 hingewiesen. Dort ist

Diese Eigenschaften ferromagnetischer Werkstoffe das Ersatzschaltbild für eine thermische Kopplung darwerden für den Überstromschutz elektrischer Maschi- 55 gestellt. Das ferromagnetische Bauteil ist in diesem neu ausgenützt. In einer bekannten Anordnung zum Fall ein Masnetkern K. Mit /V ist die einströmende Überstromschutz dient ein aus solchem Material gebil- Leistung, die in diesem Falle als Wärmeleistung in Erdetes vom Überwachungsstrom durchflosscncs Organ scheinung tritt, bezeichnet. Die thermischen Werte als feststehender Anker eines Magnetsystems. Bei eines Strommeßwiderstandes RM sind durch seine Überschreitung des als Curie-Temperatur bezeichne- 60 Wärmekapazität CR und durch seinen Wärmewiderten Temperaturwertes wird durch Abfall eines beweg- stand RRL zwischen Widerstand und umgebender liehen Kernes des Magnetsystems ein Auslöseiner ha- Luft symbolisiert. Die an ihm herrschende Tempcranismus betätigt (deutsche Patentschrift 959 475). mr ist mit Ofl bezeichnet. Die thermischen Werte des

Eine solche Anordnung arbeitet als einfacher Schal- Magnetkerns K sind in ähnlicher Weise durch die

ter. Als Überlastungssicherung für elektronische 65 Wärmekapazität CK und den Wärmewidersland RKL

Relaisanordnungen ist sie jedoch nicht geeignet, da zwischen Kern und umgebender Luft symbolisiert. Die

bereits unmittelbar nach Erreichen des kritischen an ihm herrschende Temperatur ist mit S)K bezcich-

Temrjcraturwcrtes die Abschaltung erfolgt. Um die net. Einem Wärmeaustausch zwischen dem Strom-

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nießwiderstand und dem Magnetkern wirki der War- auch zum Zeitpunkt M Magnetkern und Widerstand mew ,Jerstand RRK entgegen. Dieser Zwei·: des jeweils deiche Temperatur aufwehen. Im ersten !all Ersatzschaltbildes symbolisiert demnacii die ther- liegt diese Temperatur jedoch über, im /weiten I-all mische Kopplung zwischen Magnetkern und Strom- unterhalb des Curie-Punktes. Durch die themii-che meßwidersiand. 5 Kopplime zwischen Strommeliwiderstand und Magnet-Die Sieuerwirkung einer in einem Sirommeßwider- kern entsteht also eine periodische Abfrage d.-s Ausstand gebildeten und über die thermi-che Rückkopp- gangsslromes. Die Abfragefrequenz i>t bei kons^micr.i king auf den Kern einwirkenden Steuergröße /ei'ii die Ausüaimsstrom abhängig von den thermischen Größen. F i g- -■ Don sind in einer ersten Zeile die i empera- die entsprechend der Darstellungsweise in F i g. 1 auch türen des Kernes iiK (durchgezogene Linie) und des io al· thermische Zeitkonstanten bezeichnet werden kon-S'rommeßwiderstandes oft (gestrichelte Linie) als neu. Wählt man cL nach die zwischen dem Strom-Funktion der Zeit dargestellt. Eine strichpunktierte meßwiderstand und dem Magnetkern vorhandene Linie gibt den W-rt der Curie-Temperiüu^ ■'■(' des thermische Kopplung durch den Wärmewideiviand betreffenden magnetischen W :kstoilcs. aus dem der RRK. die thermischen Werte des Strommeßwidersian-Magnetkem besteht, an. in v..:ier zweiten Zeile ist die 15 des. nämlich Wärmewidersland RRl. und Warmeden Strommeßwiderstand erwärmende Leisiunu .V kapazität CR. sowie die des Magnetkernes, nämlich ebenfalls als Funktion der Zeil dargestellt. Es sei an- dessen Wärmewidersland RKI. und dessen Warmegcnommen, dafj bis zum Zeitpunkt 1O die Funkuo.- kapazität CK günstig, so kann man bei niedriger \ ernen normal verlaufen, d. h. keine unzulässig hohe lusileistung oder Ausgangsschaltung eine kurze Blok-Leistung auftritt. Ein zu diesem Zeitpunkt einsetzen- 20 kierungszeit nach Beenden .;riier überlastung erhalten, der plötzlicher Leistungsanstieg heu,ng; eino Frhö- Dadurch, daß die Temperatur des Strommeßwiderhung der W iderstandstemperalur it/i (erste Zeile der Standes auch abhängig von der rmgebungsiemperaiur F i g. 2). Die thermi^'nen Größen des Strommeß- ist, wird vorteilhafter Weise der für r'ie Erwärmung Widerstandes und der thermischen Kopplung sind des Magnetkernes nötige Ausgangsstrom mit /unelidabei so gewählt, daß die Temperatur des Strommeß- 25 mender Umgebungstemperatur kleiner, was gleichwiderstandcs steiler ansteigt als die des Magnetkernes. zeitig eine Verringerung der Verlustleistung bedeutet. Dadurch ergibt sich die in F i g. 2 mit tun bezeichnete An Hand der F i g. 2 erkennt man. daß der Ansprech- ^Verzögerungszeit·:·; für den Receiv organe. Durch die wert der Überlastungssicherung durch das Produkt aus Verwendung eines Heißleiters als StMinmcßwider- fließendem Überstrom und Zeitdauer der Überlastung stand kann dieser Temperaturanstieg noch steiler ge- 30 bestimmt ist. Dabei ist es ein besonderer Vorteil der macht werden. Zum Zeitpunkt t 1 erreicht die Tempe- erlindungsgemäßen Anordnung, daß bei allen Überratur ii/C des Magnetkernes dessen Curie-Tempera- lastungen, die unterhalb des Anspreehvveries der Übertur \)C. d. h., der Magnetkern verliert seine lastungssicherung liegen, die normale Arbeitsweise Permeabilität. Der Stromfluß wird Null. d. h die I ei- der elektronischen Schaltung nicht beeinflußt wird stung Λ' geht ebenfalls auf den Wert Null zurück. Die 35 und daß nach Beenden einer Überlastung und Absich daran anschließende Abkühlung des Strommeß- kühlen des Kernes auf eine Temperatur unterhalb des Widerstandes und des Magnetkernes führt zum Zeit- Curie-Punktes die Sicherung selbsttätig in den einptinki / 2 dazu, daß infolge der höheren Wärmekapazi- geschalteten Zustand zurückkehrt,
tat des Magnetkernes eine Umkehr des Wärmeflusses Ein praktisches Ausführungsbeispiel /eigt die eintritt. Zum Zeitpunkt t 3 erreicht der Magnetkern 40 F i g. 3. Dort ist eine den Magnetkern K enthaltende wiederum die Curie-Temperatur, während die Tempe- elektronische Relaisanordnung RA dargestellt, in raiur des Strommeßwiderstandes liefer liegt. Nach deren Ausgangskreis der von Strom IA durchilossene Unterschreiten der Curie-Temperatur erhält der Strommeßwiderstand RM geschaltet ist. Die in der Magnetkern seine magnetischen Eigenschaften wieder, F i g. 1 als Wärmewidersland RRK symbolisierte iherso daß der Slromfluß erneut einsetzl. Infolgedessen 45 mische Rückkopplung ist hier lediglich durch eine steigt die Temperatur \)R des Strommeßwiderstandes schraffierte Linie angedeutet worden. Der Strommeß-■erneut an. Wenn zum Zeilpunkt /4 der Magnet- widerstand kann beispielsweise aus einer bifilar gekern und der Strommeßwidersland wiederum «!eiche wickelten Widerstandswicklung auf dem Magnetkern Temperatur besitzen, beginnt auch die Temperatur selbst bestehen. Bei einer anderen elektronischen des Kernes erneut zu steigen, erreicht zum Zeit- 50 Relaisanordnung, die nach dem Modulationsprinzip punkt / 5 erneut den Curie-Punkt, so daß der Strom- arbeitet, können mittels einer Widerstandswicklung fluß crneuv unterbrochen wird und der Vorganc sich die Modulatorübertrager über den Curie-Punkt erwiederum wiederholt. Man erkennt an Hand der wärmt und die Ausgangstrar.sistoreri hierdurch ge-F i g. 2 deutlich, daß sowohl zum Zeitpunkt ? 2 als sperrt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

über Relaisanordnungen weiterzugebenden Informa- Pateniansprüche lionen. beispielsweise die Schrillfolgen von FeL rrafie- zeiehen nicht unverhältnismäßig oft zu unterbrechen.

1. Schaltungsanordnung zur Ühc-kwungsMche- ist eine Anordnung erforderlich, die bei kurzzcr.sger rung für elektronische ReTaisanordnunger. mil !'er 5 Überlastung wirkungslos wird, die jedoch bei längerer romagneiischer Üheriragerk.'ppking. dadurch iberkiMung .inspricht und die Verlustleistung der gekennzeichnet, daß im Ausgang-kreis der Ausgangsschalter der Relaisanordnung auf einen /i;-elektronischen Relaisanordnung ein v.mi Aus- lässigen Wert begrenzt.

gangsstrom durchllossener SirommeUwidcrv.i'.r J Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

(RM) vorhanden ist. dessen Erwärmung über eine io Schaltungsanordnung zu schallen, die diese Forderun-

thermisehe Kopplung (WärmewiderMand RRK ! gen erfüllt und die somit als Sicherung gegen elek-

als thermische Regelgröße für die magnetischen irische und thermische Überlastungen für eleki;·-.--

Eigenschaften der Übertrager ι Magnetkern K") ni>che Relaisanordnungen geeignet ist.

wirkt und daß die thermischen Werte de- Sir.Mii- Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im

meßwiderstandes (Wärmewiderstand RRI.. War- 15 Ausüanuskreis der elektronischen Relaisan-rdnuni;

mekapazität CR) und des oder der t'bcrirager ein vom Ausgangssirom durchllossener Slromi.veß-

(W uii-iewiderstand RKL, Wärmekapazität C K) widerstand vorhanden ist. dessen Erwärmung If er

derart bemessen .sind, daß die Zeitkonsianie für die eine thermische Kopplung als thermische Regelgröße

Erwärmung tz v. Abkühlung des Sironivvidersian- für die magnetischen Eigenschaften der t herirager

des (RM) größer ist als die des Übertragers 20 wirkt und daß die thermischen Werte des Siromineß-

(Magnetkern K). " Widerstandes (Wärmewidersland, Wärmekapazii:i;!

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. da- und des oder der Übertrager (WärmewidcrsiarJ. durch gekennzeichnet, daß der Strommeßwider- Wärmekapazität) derart bemessen sind, daß die Zeitstand (R-^f) als Widerslandswicklung auf dem die konstante für die Erwärmung bzw. Abkühlung de-Steuerene gie übertragenden ferromagnetische:! 25 Strommeßwiderstandes größer ist als die des 1 Iv-Bauieil (Magnetkern K) ausgebildet ist. trägers.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Da die Erwärmung des Strommeßwiderstandes >,·.-2. dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeß- wohl durch den ihn durchfließenden Strom als :iHer widerstand (R\i) ein Heißleiter ist. auch durch die Umgebungstemperatur bestimmt !>;.

30 schützt die Anordnung nach der Erfindung die Au--

gangsschaltung auch abhängig von der Umgebungstemperatur. Da die Curie-Temperatur konstant und nur vom Material abhängig ist, wird der für die ]'■■■■

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sc'naltungsan- wärmung des Übertragers nötige Ausgangsstrom mit

Ordnung zur Überlastungssicherung für elektronische 35 zunehmender Umgebungstemperatur kleiner. Somit

Relaisanordnungen mit ferromagnetischer Überira- wird auch die Verlustleistung in der Ausgangsschal-

gerkopplung. tune kleiner, so daß sich im Überbistungsfall eine von

Elektronische Relaisanordnungen enthalten bei- der Umgebungstemperatur nahezu unabhängige Tem-

spielsweise zur galvanischer. Trennung zwischen Ein- peratur der Bauelemente in der Ausgangsschaltung

und Ausgangskreisen als Koppelelemente Übertrager 40 ergibt.

aus ferromagnetischen Werkstoffen. Dabei ist der Weitere Erläuterungen de Erfindung werden im

maximal zulässige Ausgangsstrom eine Funktion der foltzenden an Hand der Fig. 1, 2 und 3 gegeben: F.·.

übertragbaren Leistung. Bei wechselnder Ausgangshe- zeiüt

lasiung oder bei Temperaturschwankungen besteht die Fiel das Prinzip einer thermischen Kopplung,

Gefahr, daß die Ausgangsschalter der elektronischen ^5 F i g. 2 eine graphische Darstellung des Verlaufs

Relaisanordnungen durch Überstrom oder durch ther- der Temperatur und der Leistung in Abhängigkeit von

mische Überlastung zerstört werden. der Zeit,