DE2025880B2 - Schutzeinrichtung zum Steuern der Zufuhr von elektrischer Energie zu einer Last in Abhängigkeit von Veränderungen einer Zustandsgröße - Google Patents

Description

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sis vorteilhaft erwiesen, wenn der Fühler an einem zum Einschalten schließt und dann während des BeWiderstand eines Spannungsteilers mit zwei Wider- triebes geöffnet bleibt. Um eine manuelle Unterbreständen angeschlossen ist, dessen erster Widerstand chang der Energiezufuhr zu der Last 16 zu ermöglimit der Gleichstxom-Steuersignalquelle und dem chen, ist außerdem ein Stoppschalter 32 in Reihe mit Steuereingang des Leistungsschalters und dessen Ab- 5 der Wechselspannungsquelle 10 eingeschaltet,
griff mit dem Steuereingang des Kurzschlußschalters in dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht verbunden ist, da sich auf diese Weise eine weitere die Last 16 aus einer Relaisspale, die mit einer Steuer-Verminderung der Empfindlichkeit der erfindungsge- schaltung in einem äußeren und hier nicht dargestellmäßen Schutzeinrichtung gegen Störsigaale und Ein- ten Gerät für die industrielle Steuerung verbunden Schwingvorgänge ergibt. io sein kann. Die Last kann auch aus einem Schütz beste-

AIs günstig hat es sich ferner erwiesen, wenn als hen, das unmittelbar mit dem Netzanschluß des zu spannungsabhängiges Bauelement eine Zenerdiode schützenden Gerätes verbunden ist, um dessen Betrieb verwendet wird, da sich mit einer solchen Zenerdiode wahlweise unterbrechen zu können,
das angestrebte Schaltverhalten in besonders einfa- Das die Last 16 bildende Relais weist einen Archer Weise verwirklichen läßt, insbesondere wenn in 15 beitskontakt 34 auf, der bei Erregung des Relais ge-Reike zu der Zenerdiode eine entgegengerichtete schlossen wird, wenn also durch das Leitendwerden Diode geschaltet ist. des Triacs 12 an das Relais Spannung angelegt wird.

Es hat sich auch bewährt, wenn als spannungsab- Wenn zum Einschalten der Startschalter 30 kurzzeitig

hängiges Bauelement eine Einweg-Siüziumschalt- geschlossen wird, bewirkt die Erregung des Relais ein

diode verwendet wird, da sich mit einer solchen das ao Schließen des Arbeitskontaktes 34, der somit den

angestrebte Schaltverhaiten ebenfalls mit hoher Ge- Start&chalter 30 überbrückt, so daß ein fortlaufender

nauigkeit und bei geringen Kosten verwirklichen läßt. Bestrieb der Schutzeinrichtung und eine fortlaufende

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in Zufuhr von Wechselspannungsenergie an das Relais

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gewährleistet ist, sofern nicht von dem Fühler 24 ein

erfindungsgemäßer Schutzeinrichtungen näher erläu- »3 Fehlerzustand festgestellt wird. Wenn das Relais 16

tert. In der Zeichnung zeigt mit einem äußeren Gerät zur industriellen Steuerung

F i g. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbei- od. dgl. verbunden ist, kann eine Erregung des Relais

spiels und entsprechende Schaltungen in dem Gerät zur indu-

F i g. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungs- striellen Steuerung zum Aufrechterhalten von dessen

beispiels einer Schutzeinrichtung nach der Erfindung. 30 normalen Betrieb veranlassen. Eine Unterbrechung

In F i g. 1 ist das erste Ausführungsbeispiel der Er- der Energiezufuhr zu dem Relais und das dadurch befindung dargestellt. Eine Wechselspannungsquelle 10, dingte öffnen des Arbeitskontaktes 34 kann dann eine die beispielsweise durch das normale Wechselspan- entsprechende Unterbrechung des Betriebes des Geränungsnetz gebildet wird, ist über einen Leistungs- tes zur industriellen Steuerung bewirken. Die Last 16, schalter 12, der einen Steuereingang 14 aufweist, an 35 die abhängig von dem Leitfähigkeitszustand des eine Last 16 angeschlossen, wenn der Schalter 12 in Triacs 12 wahlweise erregt oder entregt wird, kann seinem leitenden Zustand ist. Der Leitfähigkeitszu- auch von einer anderen Art als das Relais sein. Zum stand des Schalters 12 kann an seinem Steuereingang Beispiel kann die Hauptwicklung eines Motors mit 14 gesteuert werden, der mit einer Gleichstrom den Leistungsanschlüssen 26 und 28 des Triacs 12 in Steuersignalquelle (Diode 18) verbunden ist. In den 40 Reihe geschaltet werden, so daß der Betrieb des Mo-Steuereingang 14 und die Gleichstrom-Steuersignal- tors in unmittelbarer Abhängigkeit von einer durch quelle ist ein Kurzschlußschalter 20 geschaltet, der den Fühler 24 festgestellten fehlerhaften Zustandseinen Steuereingang 22 zum Steuern seines Leitfähig- größe gesteuert werden kann.

keitszustandes aufweist und die Signale von der Die Gleichstrom-Steuersignalquelle enthält vorteil-

Gleichstrom-Steuersignalquelle von dem Steuerein- 45 hafterweise eine Halbweg-Gleichrichterdiode 18, die

gang 14 abzuleiten vermag, wodurch der Leitfähig- über einen als Ruhekontakt ausgebildeten Rückstell-

keitszustand des Leistungsschalters 12 gesteuert wer- schalter 36 mit der Wechselspannungsquelle 10 ver-

den kann. bunden ist. Die Diode 18 liefert die erforderliche Be-

Weiterhin ist ein Fühler 24 vorgesehen, der seine triebsspannung für den Kurzschlußschalter 20 sowie

elektrische Eigenschaft bei Veränderungen einer Zu- 50 ein Auslösesignal an den Steuereingang 14 des Triacs

Standsgröße verändert. Der Fühler 24 ist mit dem 12, um dessen Leitfähigkeitszustand zu steuern. Es ist

Steuereingang 22 derart verbunden, daß Veränderun- ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß zur Steue-

gen seiner elektrischen Eigenschaft den Leitfähig- rung des Triacs 12 und somit zur Steuerung der Zu-

keitszustand des Kurzschlußschalters 20 verändern. fuhr von Wechselstromenergie an die Last 16 ein

Hierdurch wird die Zufuhr des Gleichstromsignals zu 55 Gleichstromsteuersignal verwendet wird. Weiterhin

dem Steuereingang 14 des Leistungsschalters 12 und erfolgt die Steuerung dieses Gleichstromsteuersignals

damit auch die Energiezufuhr zu der Last 16 gesteu- durch wahlweises Kurzschließen vermittels des Kurz-

ert. schlußschalters 20 in Abhängigkeit von durch den

Der Leistungsschalter 12 ist vorteilhafterweise ein Fühler 24 festgestellten Veränderungen der Zustande-Triac, dessen Zündelektrode seinen Steuereingang 14 60 größe. Auf diese Weise wird für die Steuerung der Zubildet. Der Triac 12 weist zwei Leistungsanschlüsse fuhr von Wechselstromenergie an die Last 16 eir 26 und 28 auf, die mit der Wechselspannungsquelle 10 Gleichstromsteuersignal verwendet, das im wesentli- und der Last 16 in Reihe geschaltet sind. Zum Ein- chen unempfindlich gegen Einschwingvorgänge ist.
schalten der Schutzeinrichtung ist ein Startschalter 30 In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteh vorgesehen, der in Reihe mit der Wechselspannungs- 65 der Kurzschlußschalter 20 aus einem steuerbaren SiIiquelle 10 angeordnet ist. Der Startschalter 30 ist, wie ziumgleichrichter, dessen Steuerelektrode 22 seiner gezeigt, ein Arbeitskontakt und vorteilhafterweise als Steuereingang bildet. Der Siliziumgleichrichter weisi Druckknopfkontakt ausgebildet, der nur kurzzeitig eine Anode 38 und eine Kathode 40 auf, die mit dem

Steuereingang 14 des Triacs 12 verbunden sind und schwingsignale den Betrieb der Schutzeinrichtung bezur Steuerung des Leitfähigkeitszustands des Triacs hindern, kann es wünschenswert sein, eine zusätzliche wahlweise das von der Diode 18 gelieferte Gleich- Filterung vorzusehen. Dies ist jedoch nicht unbedingt strom-Steuersignal von dem Steuereingang 14 abzu- erforderlich, da die Schutzeinrichtung, wie weiter leiten vermögen. Die Diode 18 ist mit dem Silizium- 5 oben ausgeführt, zur Steuerung des Triacs 12 ein gleichrichter 20 über einen Vorschaltwiderstand 42 Gleichstromsignal verwendet und somit im wesentli- und einen Spannungsteiler 44 verbunden, der Wider- chen unabhängig von Einschwingvorgängen ist. In stände 46 und 48 aufweist, die zwischen sich einen dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierfür ein Abgriff 49 bilden. Die Anode 38 des Siliziumgleich- Füterkondensator 62 vorgesehen, der über den Vorrichters 20 ist mit dem SpannungsteUerabgriff 49 ver- io schaltwiderstand 42 mit der Diode 18 und somit auch bunden, so daß der Siliziumgleichrichter 20 abhängig mit dem Spannungsteiler 50 verbunden ist. Der Filtervon der dort bestehenden Spannung mit Betriebsspan- kondensator 62 beseitigt vor allem die Welligkeit der nung versorgt wird. von der Halbweg-Gleichrichterdiode 18 gelieferten

Weiterhin ist mit der Halbweg-Gleichrichterdiode Gleichspannung.

18 der Steuereingang 14 des Triacs 12 verbunden, und 15 In ähnlicher Weise ist dem Zweig des Spannungstei-

zwar über die Widerstände 42, 46 und 48. Dabei die- lers 50, der den Widerstand 54 und den Fühler 24 ent-

nen die Widerstände 46 und 48 zur Begrenzung des hält, ein Füterkondensator 64 parallel geschaltet, um

dem Steuereingang 14 zugeführten Stromes. Der steu- diejenigen Einschwingvorgänge zu unterdrücken, die

erbare Siliziumgleichrichter 20 ist somit mit seinen unter bestimmten Umständen an den Zuleitungen des

Anoden- und Kathodenanschlüssen dem Steuerein- ao Fühlers 24 auftreten. Ein weiterer Füterkondensator

gang 14 des Triacs 12 parallel geschaltet so daß er 66 ist mit der Steuerelektrode 22 des Siliziumgleich-

den Steuereingang 14 wahlweise kurzschließt, wenn er richters 20 verbunden, um auch dort Einschwingvor-

in leitendem Zustand ist. gänge zu unterdrücken. Zur Stabüisierung der Steuer-

Der Leitfähigkeitszustand des SUiziumgleichrich- kennlinie des Siliziumgleichrichters 20 ist dessen ters 20 wird durch den Fühler 24 bestimmt. Der Füh- »5 Steuereingang ein Widerstand 68 parallel geschaltet, ler 24 ist in einem Zweig eines Spannungsteilers 50 an- Der Fühler 24 kann abhängig von der gewünschten geordnet, welcher den Anoden- und Kathodenan- Verwendung der Schutzeinrichtung aus einer Reihe Schlüssen des Siliziumgleichrichters 20 parallel ge- von Abfühlelementen bestehen. In dem dargestellten schaltet ist. Der Spannungsteiler 50 enthält einen er- Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Fühler 24 sten Widerstand 52 und einen zweiten Widerstand 54, 30 ein Thermistor, dessen Widerstmd sich mit der Temwelche zwischen sich einen Abgriff 56 bilden. Der peratur verändert. Vorzugsweise weist der Thermistor Widerstand 52 ist mit dem Abgriff 49 des Spannungs- 24 einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, so teüers 44 und somit mit der Anode 38 des Silizium- daß sich sein Widerstand relativ plötzlich bei einer gleichrichters 20 verbunden. Der Fühler 24 ist an vorbestimmten Temperaturerhöhung vergrößert,
einen der Widerstände des Spannungsteilers 50 ange- 35 Der Thermistor 24 befindet sich in gittern thermischlossen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel schem Kontakt mit dem zu schützenden Gerät, z. B. ist er dem Widerstand 54 in Reihe geschaltet, so daß mit einem Motor, um diesen vor Übertemperaturen zu er über den Widerstand 54 mit dem Abgriff 56 ver- bewahren, oder mit einer Heizvorrichtung, in dessen bunden ist. Weiterhin ist der Fühler 24 mit der Ka- Netzzuleitung, um den Motor gegen Überströme zu thode 40 des SUiziumgleichrichters 20 verbunden. Der 40 schützen. Wenn solche Überströme oder Übertempe-Abgriff 56 des SpannungsteUers 50 ist an die Steuer- raturen festgestellt werden, wird der Triac 12, wie elektrode 22 des SUiziumgleichrichters 20 angeschlos- nachstehend beschrieben, nichtleitend, so daß er die sen, so daß die Spannung an dem Abgriff 56 diejenige Energiezufuhr zu der Last unterbricht welche dann an der Steuerelektrode 22 bestimmt und damit den ihrerseits die Energiezufuhr zu dem Motor oder zu Leitfähigkeitszustand des SUiziumgleichrichters 20 45 einem anderen zu schützenden Gerät steuert
steuert. Um ein ordnungsgemäßes Schalten des SUizi- Der Thermistor 24 kann auch einen negativen Temumgleichrichters 20 zu gewährleisten, ist zwischen peraturkoeffizienten aufweisen. In diesem Falle müßte dem Abgriff 56 und der Steuerelektrode 22 ein span- er dann zwischen dem Widerstand 52 und dem Spannungsabhängiges Bauelement 58 eingeschaltet, das als nungsteilerabgriff 56 eingeschaltet werden.
Schwellwertglied dient Das spannungsabhängige 5° Der Fühler 24 kann auch aus einem lichtempfindh-Bauelement 58 ist vorteilhafterweise eine Zenerdiode, chen Widerstand, einem Zähler oder einem durch welche die Spannung an dem Abgriff 56 so lange von Licht betätigbaren Schalter bestehen, so daß die der Steuerelektrode 22 fern hält, bis an dem Abgriff Schutzeinrichtung beispielsweise auch als Einbruchs- 56 eine vorgegebene Schwellwertspannung erreicht sicherung verwendet werden kann,
wird, wodurch die Zenerdiode 58 leitend wird und an 55 Wenn erforderlich, kann der Fühler durch eine Andie Steuerelektrode 22 ein Signal anlegt das ausreicht, zahl hintereinandergeschalteter Thermistoren ersetzt um den Siliziumgleichrichter 20 plötzlich leitend zu werden, welche die Temperatur an verschiedenen machen. Stellen des zu schützenden Gerätes abfühlen, da die

Um zu verhindern, daß der Siliziumgleichrichter 20 Schaltungsanordnung so ausgelegt werden kann, daß durch Störimpulse zurückgestellt wird, ist zwischen 60 eine vorbestimmte Veränderung des Widerstandes dem Abgriff 56 und der Zenerdiode 58 eine entgegen- eines der hintereinandergeschalteten Thermistoren gerichtete Diode 60 vorgesehen. Die Diode 60verhin- eine Aussteuerung des SUiziumgleichrichters 20 und deit, daß an die Steuerelektrode 22 negative Ein- damit diejenige des Triacs 12 bewirkt In ähnlicher schwingsignale gelangen, die unter bestimmten Um- Weise kann auch eine Anzahl parallelgeschalteter ständen die Steuerelektrode 22 negativ werden lassen 65 Thermistoren zum Abfühlen von Temperaturverän- und den Siliziumgleichrichter 20 in seinen nichtleiten- derungen an mehreren verschiedenen Stellen verwenden Zustand überführen. det werden, wenn entsprechende Entkoppeldioden

Da es besonders wichtig ist zu verhindern, daß Ein- vorgesehen werden.

ι π

Beim Betrieb der Schutzeinrichtung nach F i g. 1 Schutzeinrichtung in einem Zustand, in welchem dem

wird die Zufuhr von Wechselstromenergie zu dem Re- als Last wirkenden Relais 16 keine Energie zugeführt

lais 16 gesteuert, das, wie vorstehend beschrieben, den wird, und zwar so lange, bis der dem Anoden-Katho-

Betrieb eines äußeren Gerätes zur industriellen Steue- den-Kreis des steuerbaren Siliziumgleichrichters 20

rung od. dgl. zu unterbrechen vermag. Hierzu wird zur 5 zugeführte Gleichstrom unterbrochen wird, so daß der

Steuerung des Leitfähigkeitszustandes des Triacs 12 Siliziumgleichrichter in seinen nichtleitenden Zustand

in Abhängigkeit von den von dem Thermistor 24 ab- zurückkehren kann.

geführten Veränderungen der Umgebungstemperatur Zu diesem Zweck ist der Rückstellschalter 36 vorein Gleichstromsignal verwendet, das im wesentlichen gesehen, der kurzzeitig geöffnet werden kann, um den unabhängig von Einschwingvorgängen ist. io Gleichstrom zum Anoden-Kathoden-Kieis des steuer-Bei Normaltemperatur hat der Thermistor 24 einen baren Siliziumgleichrichters 20 zu unterbrechen, relativ niedrigen Widerstand und hält damit den Silizi- Hierdurch wird der Siliziumgleichrichter 20 nichtleiumgleichrichter 20 im nichtleitenden Zustand. An den tend und bereitet dadurch die Schutzeinrichtung für Steuereingang 14 des Triacs 12 wird somit ein Gleich- einen neuen Arbeitsgang vor, der, wie vorstehend bestrom angelegt, der den Triac 12 in den leitenden Zu- 15 schrieben, durch kurzzeitiges Betätigen des Start- ψ stand überführt. Bei kurzzeitigem Schließen des Start- schalters 30 eingeleitet werden kann.
% schalters 30 wird daher im Relais 16 Wechselstrom- Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Polarität «ξ energie zugeführt, so daß dessen Arbeitskontakt 34 der verschiedenen Bauelemente auch umgedreht und schließt und den Startschalter 30 überbrückt. Hier- zum Auslösen des Triacs ein negatives Gleichstromsdurch ist der Stromkreis von der Wechselspannungs- ao signal verwendet werden kann, da verschiedene Triacs I' quelle 10 über den Arbeitskontakt 34, den als Ruhe- in einer solchen Betriebsweise leistungsfähiger sind.

kontakt ausgebildeten Stoppschalter 32, das Relais 16 Wenn eine automatische Rückstellung und Vorbe- und die Leistungsanschlüsse 26 und 28 des Triacs 12 reitung der Schutzeinrichtung auf den nächsten Ar- ^: geschlossen. beitstakt gewünscht wird, kann das in F i g. 2 darge-' Das dem Steuereingang 14 in Auslöserichtung zu- »5 stellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung verä. geführte Gleichstromsignal liegt ebenfalls an dem wendet werden. Dort ist wieder eine normale Wech-ί Spannungsteiler 50 und dem steuerbaren Silizium- selspannungsquelle 10 gezeigt, die mit einer wahlgleichrichter 20. Solange jedoch der Thermistor 24 in weise erregbaren Last 16, beispielsweise einer Relais- * seinem Zustand niedrigen Widerstandes verbleibt, spule, über einen Leistungsschalter 12 verbunden ist, ϊ: entsteht an dem Abgriff 56 nur eine vorbestimmte er- 30 der vorzugsweise aus einem Triac besteht, der einen -" ste Spannung, die nicht ausreicht, um die Zenerdiode Steuereingang oder eine Zündelektrode 14 und zwei 58 in den leitenden Zustand zu bringen. Deshalb Leistungsanschlüsse 28 und 26 aufweist. An den bleibt der Siliziumgleichrichter 20 nichtleitend und Steuereingang 14 des Triacs 12 ist eine Gleichstromhat somit keinen Einfluß auf den Betrieb des Steuersignalquelle 18 angeschlossen, welche ein Triacs 12. 35 Gleichstromsignal in Zündrichtung liefert, um den

Wenn der Thermistor 24 mit seinem positiven Tem- Triac in den leitenden Zustand zu überführen,
peraturkoeffizienten eine Temperaturerhöhung fest- Mit der Gleichstrom-Steuersignalquelle 18 und stellt, steigt sein Widerstand an und erreicht bei einer dem Steuereingang 14 des Triacs ist ein wahlweise ervorgegebenen Temperaturerhöhung einen relativ gro- regbarer und Kurzschlußschalter 20 parallel geschalßen Widerstandswert. Die Spannung an dem Abgriff 40 tet, mit dem das Gleichstromsignal kurzgeschlossen 56 steigt in dem gleichen Maße und erreicht schließ- wird, wenn dieser durch abgefühlte Veränderungen lieh eine zweite vorbestimmte Spannung, die aus- einer Zustandsgröße in den leitenden Zustand gelangt, reicht, um die Zenerdiode 58 in den leitenden Zustand so daß der Triac 12 nichtleitend wird.
zu bringen. Hierdurch wird an die Steuerelektrode 22 Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ähdes Siliziumgleichrichters 20 plötzlich eine Spannung 45 nelt demjenigen nach F i g. 1. Es wird jedoch sclbsttäangelegt, welche diesen in den leitenden Zustand tig elektronisch zurückgestellt und für einen neuen überführt. Der Siliziumgleichrichter 20 schließt jetzt Arbeitstakt vorbereitet, wenn die Energiezufuhr zu das dem Steuereingang 14 zugeführte Gleichstromsi- dem die Last 16 bildenden Relais unterbrochen worgnal kurz, so daß der Triac 12 beim nächsten Null- den ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Relais Durchgang des Wechselstromes nichtleitend werden 50 mit einem Arbeitskontakt 34 dargestellt, der mit zwei kann. Ausgangsklemmen 88 verbunden ist, um eine Steue-Wenn der Triac 12 nichtleitend ist, wird der in Serie rung der Energiezufuhr zu dem zu schützenden Gerät zu den Leistungsanschlüssen 26 und 28 angeschlosse- zu ermöglichen. Wenn der Triac 12 in den leitenden nen Relaisspule 16 keine Energie mehr zugeführt, und Zustand überführt und damit das Relais erregt wird, ihr zugehöriger Arbeitskontakt 34 öffnet sich. Wenn 55 schließt der Kontakt 34, und es kann dem angeschlosdieser die Spule 16 mit entsprechenden Schaltungen in senen Gerät Energie zugeführt werden. Wenn dann einem äußeren Gerät zur industriellen Steuerung die Zufuhr von Wechselstromenergie an das Relais od. dgl. verbunden ist, kann dort eine ähnliche Unter- unterbrochen wird, öffnet der Arbeitskontakt 34 und brechung der Energiezufuhr bewirkt werden. bewirkt damit eine entsprechende Unterbrechung des

Da ein mit Gleichstrom arbeitender, steuerbarer Si- 60 Betriebes des zu schützenden Gerätes.

lMumgleichrichternormalerweiseauchohneEingangs- Die Gleichspannungsquelle enthält vorteilhafter-

signalin seinem leitenden Zustand verbleibt, sobald er weise eine Halbweg-Gleichrichterdiode 18, die über

einmal leitend geworden ist, wird das Relais 16 so einen Vorschaltwiderstand 42 und zwei Widerstände

lange nicht mehr erregt, bis der steuerbare Silizium- 46 und 48, die zur Strombegrenzung dienen und einen

gleichrichter 20 abgeschaltet wird. Auch wenn also 65 Spannungsteiler 44 mit einem Abgriff 49 bilden, mit

die abgefühlte Temperatur wieder auf einen Wert ab- dem Steuereingang 14 des Triacs 12 verbunden ist.

sinkt, bei welchem der Thermistor 24 wieder seinen Der wahlweise erregbare Kurzschlußschalter 20 ist

niedrigen Widerstand autweist, verbleibt also die vorteilhafterweise ein Transistor, und zwar in dem

ίο

dargestellten Ausführungsbeispiel ein npn-Transistor führt. Dessen Arbeitskontakt 34 ist geschlossen, und

mit einer dem Steuereingang 22 des Kurzschlußschal- die Schutzeinrichtung beeinflußt den Betrieb des zu

ters 20 in F i g. 1 entsprechenden Basis 100, einem schützenden Gerätes nicht.

Kollektor 102 und einem Emitter 104. Der Kollektor Unter diesen Umständen ist der Transistor 20 102 ist mit dem Spannungsteilerabgriff 49 verbunden 5 nichtleitend. Bei Abwesenheit einer Widerstandserhö- und wird somit entsprechend der dort durch die hung des Thermistors 24 infolge einer Temperaturer-Gleichrichterdiode 18 erzeugten Spannung vorge- höhung besteht an dem Abgriff 56 eine vorbestimmte spannt. Mit den Koü.ektor-Emitter-Anschlüssen des erste Spannung, die nicht ausreicht, um den Basis-Transistors 20 ist ein weiterer Spannungsteiler 50 ver- Emitter-Übergang des Transistors 20 in Leitrichtung bunden, der einen ersten Widerstand 52 und einen io vorzuspannen, welcher somit nichtleitend bleibt,
zweiten Widerstand 54 aufweist, die zwischen sich Wenn jedoch die von dem Thermistor 24 abgeeinen Abgriff 56 bilden. führte Umgebungstemperatur ansteigt, erhöht sich der

Die Steuerung der Leitfähigkeit des Transistors 20 Widerstand des Thermistors 20, und die Spannung an

wird durch einen Fühler 24 bewirkt. Der Fühler 24 dem Abgriff 56 steigt bis auf eine vorbestimmte zweite

weist einen Widerstand auf, der sich abhängig von 15 Spannung an. Diese an die Basis 100 des Transistors

einer Zustandsgröße, beispielsweise von der Tempe- 20 weitergeleitete Spannung ist ausreichend, um den

ratur, wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 Transistor 20 leitend zu machen, so daß dieser das

beschrieben, verändert. In dem dargestellten Ausfüh- Gleichspannungssignal in Auslöserichtung über sei-

rungsbeispiel ist der Fühler 24 mit dem Widerstand 54 nen Kollektor-Emitter-Kreis von dem Steuereingang

verbunden. Die Basis 100 des Transistors 20 ist an 20 14 des Triacs 12 ableitet.

den Spannungsteilerabgriff 56 angeschlossen, und Um ein gleichförmiges und schnelles Schalten des zwar vorzugsweise über ein spannungsabhängiges Transistors 20 zu bewirken, ist zwischen dem Abgriff Bauelement 58, das die sich mit dem Widerstand des 56 und der Basis 100 das spannungsabhängige Bau-Fühlers 24 verändernde Spannung an dem Abgriff 56 element 58 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem abfühlt, um die an die Basis 100 angelegte Spannung as Siliziumschalter, der als Diode mit Zündcharakteristik und damit den Leitfähigkeitszustand des Transistors wirkt, besteht und die Übertragung von Signalen zwi-20 zu steuern. sehen dem Abgriff 56 und der Basis 100 des Transi-

Der Fühler 24 kann aus einer Reihe verschiedener store 20 verhindert, bis sich an dem Abgriff 56 die Abfühlelemente bestehen. Er kann ein Thermistor mit vorbestimmte zweite Spannung ausbildet, wodurch positivem oder mit negativem Temperaturkoeffizien- 30 der Siliziumschalter 58 augenblicklich leitend und der ten, ein lichtempfindlicher Widerstand od. dgl. sein. Basis 100 des Transistors 20 ein Signal ausreichender In dem Ausführungsbeispiel ist er ein Thermistor mit Stärke zugeleitet wird, um den Transistor 20 augenpositivem Temperaturkoeffizienten, so daß sein blicklich in die Sättigung zu treiben.
Widerstand bei einer abgefühlten Erhöhung der Um- Der Siliziumschalter 58 dient weiterhin dazu, an dei gebungstemperatur ansteigt. Die Schutzeinrichtung 35 Basis 100 ein solches Signal aufrechtzuerhalten, wähnach Fig.2 ist somit besonders zum Abfühlen von rend an dem Abgriff 56 die vorbestimmte zweite Übertemperaturen oder Überströmen geeignet, wie Spannung besteht, um ein unbeabsichtigtes Abschalbereits im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert. ten zu verhindern und um die Stabilität des Betriebs

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, des Transistors 20 zu vergrößern,
daß, obwohl dem als Last 16 dienenden Relais Wech- 40 Wenn der Transistor 20 leitend wird, schließt er das selstromenergie zugeführt wird, die Steuerung und die von der Diode 18 gelieferte Gleichstromsignal über wahlweise Unterbrechung der Wechselstromenergie seinen Kollektor-Emitter-Kreis kurz und entzieht sodurch ein von der Halbweg-Gleichrichterdiode 18 ge- mit dem Triac 12 sein Steuersignal. Dadurch wird dei läefertes Gleichstrom-Steuersignal bewirkt wird, so Triac 12 beim nächsten Nulldurchgang des Wechseldaß der Betrieb der dargestellten Schutzeinrichtung 45 Stroms nichtleitend, und an das als Last dienende Reim wesentlichen von Einstellvorgängen unabhängig lais 16 wird kein Wechselstromsignal mehr angelegt, ist. wodurch der Kontakt 34 öffnet und der an die Klem-

Dennoch können Filtereinrichtungen vorgesehen men 88 angeschlossene Stromkreis stromlos wird,
werden, die einen zusätzlichen Schutz gegen Ein- Ein wichtiger Vorteil dieses Ausfuhrungsbeispieles Schwingvorgänge bieten. Hierfür ist ein Filterkonden- 5p ist es, daß dem Relais 16 keine Wechselstromenergie sator 62 dem Spannungsteiler 50 und den Kollektor- zugeführt wird, während der Thermistor 24 der erhöh-Emitter-Anschlüssen des Transistors 20 parallel ge- ten Temperatur ausgesetzt ist, da der Triac 12 nichtschaltet, um ein im wesentlichen welligkeitsfreies leitend bleibt. Wenn jedoch die abgefühlte Tempera-Steuersignal zu erhalten. Ähnlich ist den Basis-Emit- tür abnimmt, erniedrigt sich auch die Spannung ar ter-Anschlüssen des Transistors 20 und dem Zweig 55 dem Thermistor 24, bis die Spannung an dem Abgrifl des Spannungsteilers 50, welcher den Widerstand 54 56 nicht mehr ausreicht, uin den Siliziumsehalter Si und den Thermistor 24 enthält, ein Kondensator 64 leitend zu halten, worauf dieser nichtleitend wird unc parallel geschaltet, um Einschwingvorgänge zu unter- die Übertragung von Aussteuersignalen von dem Abdrücken, die an den Zuleitungen des Thermistors 24 griff 56 an die Basis 100 des Transistors 20 unterbmauftreten, und um somit ein unbeabsichtigtes Ein- 60 det
schalten des Transistors 20 zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Silizium-

Beim Betrieb des Ausfuhrungsbeispieles nach schalter verwendet worden, der bei einer niedrigerer F i g. 2 wird an den Triac 12 Wechselstromenergie so- Spannung nichtleitend wird als bei derjenigen, die erwie an dessen Steuereingang 14 von der Diode 18 ein forderlich ist, um ihn leitend zu machen. Der Silizium-Gleichstromsignal in Zündrichtung angelegt Wenn 65 schalter wird somit nicht sofort nichtleitend, wenn dif von dem Thermistor 24 keine erhöhte Temperatur ab- abgefühlte Temperatur abnimmt, sondern erst, wenr geführt wird, ist der Triac 12 im leitenden Zustand, von dem Thermistor 24 eine wesentliche Temperatu- und es wird dem Relais 16 Wechselstromenergie züge- rabnahme festgestellt wird.

Wenn der Siliziumschalter 58 nichtleitend wird, verschwindet die Vorspannung in dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors 20, und dieser wird ebenfalls nichtleitend. Der Transistor 20 schließt somit das Gleichstromsignal nicht mehr kurz, so daß es wieder an den Steuereingang 14 des Triacs 20 gelangt, wo-

durch dieser erneut zündet und leitend wird, so daß an das Relais 16 Wechselstromenergie angelegt wird und dessen Arbeitskontakt 34 schließt. In diesem Ausführungsbeispiel wird somit automatisch ohne manuelle Rückstellung ein Wiederanlegen von Wechselstromenergie bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 zu einer Last in Abhängigkeit von Veränderungen Patentansprüche: einer Zustandsgröße, mit einem in Reihe zu der Last an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen

1. Schutzeinrichtung zum Steuern der Zufuhr Leistungsschalter, dessen Leitfähigkeitszustand durch von elektrischer Energie zu einer Last in Abhän- 5 einen Kurzschlußschalter, der einen Teil eines mit gigkeit von Veränderungen einer Zustandsgröße, dem Steuereingang eines Leistungsschalters verbunmit einem in Reihe zu der Last an eine Wechsel- denen Auslösekreises kurzzuschließen vermag, steuspannungsquelle angeschlossenen Leistungsschal- erbar ist, und mit einem Fühler für die Zustandsgröße, ter, dessen Leitfähigkeitszustand durch einen durch den infolge der Veränderung einer seiner elek-Kurzschlußschalter, der einen Teil eines mit dem io trischen Eigenschaften in Abhängigkeit von Verände-Steuereingang eines Leistungsschalters verbünde- rangen der Zustandsgröße der Leitfähigkeitszustand nen Auslösekreises kurzzuschließen vermag, steu- des Kurzschlußschalters steuerbar ist.

erbar ist, und mit einem Fühler für die Zustands- Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt

größe, durch den infolge der Veränderung einer (»Funkschau«, 40. Jahrgang (1968), Heft 19, S. 589).

seiner elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit 15 Bei der bekannten Schaltungsanordnung, welche als

von Veränderungen der Zustandsgröße der Leit- Regelungsschalrung dient, wird durch einen NTC-

fähigkeitszustand des Kurzschlußschalters Steuer- Thermistor der Leitfähigkeitszustand von zwei paral-

bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß lelgeschalteten Transistoren gesteuert, welche Auslö-

der Steucrcingang (14) des Leistungsschalters (12) sesignale von Dioden durch Kurzschließen ableiten,

an eine Gleichstrom-Steuersignalquelle (18) ange- 20 um ein Leitendwerden eines als Leistungsschalter die-

schlossen ist, durch welche der Leistungsschalter nenden Triacs zu verhindern. Bei der bekannten

(12) in den leitenden Zustand schaltbar ist, daß Schaltungsanordnung leiten die Transistoren jedoch

der Kurzschlußschalter (20) mit der Gleichstrom- nur von der Wechselspannungsquelle gelieferte Wech-

Steuersignalquelle (18) und dem Steuereingang selstromsignale ab. Dies hat den Nachteil, daß die An-

(14) des Leistungsschalters (12) derart verbunden «5 Ordnung sehr empfindlich gegen Einschwingvorgänge

ist, daß im leitenden Zustand des Kurzschluß- i >t, so daß in ihr selbst oder in anderen mit ihr verbun-

schalters (20) die Signale der Gleichstrom-Steuer- denen Systemen entstehende Einschwingvorgänge ein

signalquelle (18) von dem Steuereingang (14) des unbeabsichtigtes Auslösen der Schutzeinrichtung be-

Leistungsschalters (12) ableitbar sind, und daß wirken können.

zwischen dem Fühler (24) für die Zustandsgröße 30 Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer und dem Steuereingang (22) des Kurzschlußschal- Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art darin, ters (20) ein spannungsabhängiges Bauelement eine schnell und unverzögernd ansprechende und (58) derart angeordnet ist, daß unterhalb eines außerordentlich betriebssichere Schutzeinrichtung vorgegebenen Spannungswertes die Steuerung des von hoher Lebensdauer zu schaffen, welche im we-Kurzschlußschalters (20) in den leitenden Zustand 35 sentlichen unempfindlich gegen Störsignale und Einverhinderbar ist und daß erst beim Vorliegen von Schwingvorgänge ist.

Gleichstromsignalen oberhalb dieses vorgegebe- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-

nen Spannungswertes infolge einer vorbestimmten löst, daß der Steuereingang des Leistungsschalters an

Veränderung einer der elektrischen Eigenschaften eine Gleichstrom-Steuersignalquelle angeschlossen

des Fühlers (24) der Kurzschlußschalter (20) so- 40 ist, durch welche der Leistungsschalter in den leiten-

fort in den leitenden Zustand und damit der Lei- den Zustand schaltbar ist, daß der Kurzschlußschalter

stungsschalter (12) in den gesperrten Zustand mit der Gleichstrom-Steuersignalquelle und dem

schaltbar sind. Steuereingang des Leistungsschalters derart verbun-

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch den ist, daß im leitenden Zustand des Kurzschlußgekennzeichnet, daß der Fühler (24) an einem 45 schalters die Signale der Gleichstrom-Steuersignal-Widerstand (54) eines Spannungsteilers (50) mit quelle von dem Steuereingang des Leistungsschalters zwei Widerständen (52, 54) angeschlossen ist, des- ableitbar sind, und daß zwischen dem Fühler für die sen erster Widerstand (52) mit der Gleichstrom- Zustandsgröße und dem Steuereingang des Kurz-Steuersignalquelle (18) und dem Steuereingang schlußschalters ein spannungsabhängiges Bauelement (14) des Leistungsschalters (12) und dessen Ab- 50 derart angeordnet ist, daß unterhalb eines vorgegebegriff (56) mit dem Steuereingang (22) des Kurz- nen Spannungswertes die Steuerung des Kurzschlußschlußschalters (20) verbunden ist. schalters in den leitenden Zustand verhinderbar isl

3. Schutzeinrichtung np.ch Anspruch 1 oder 2, _Und daß erst bei Vorliegen von Gleichstromsignalen dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsab- oberhalb dieses vorgegebenen Spannungswertes inhängige Bauelement (58) eine Zenerdiode ist. 55 folge einer vorbestimmten Veränderung einer dei

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch elektrischen Eigenschaften des Fühlers der Kurzgekennzeichnet, daß in Reihe zu der Zenerdiode Schlußschalter sofort in den leitenden Zustand unc eine entgegengerichtete Diode (60) geschaltet ist. damit der Leistungsschalter in den gesperrten Zustanc

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, schaltbar sind.

dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsab- 60 Dies hat den Vorteil, daß der Kurzschlußschaltei

hängige Bauelement (58) eine Einweg-Silizium- mit Signalen arbeitet, die relativ unempfindlich geger

schaltdiode ist. Störsignale und Einschwingvorgänge sind, und daß etwaige dennoch auftretende Störungen mit geringen

Aufwand unwirksam gemacht werden, so daß die

65 Schutzeinrichtung trotz hoher Empfindlichkeit eine erhebliche Sicherheit gegen unbeabsichtigte Auslö

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrich- sungen bietet,

tung zum Steuern der Zufuhr von elektrischer Energie In Weiterbildung der Erfindung hat es sich ferne: