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Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer und/oder elektronischer
Sachen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz elektrischer und
wider elektronischer Sachen, zum Beispiel Anlagen, Apparate, Geräte, Instrumente,
Maschinen usw., mit einem der zu schützenden Sache zugeordneten, diese Sache von
einer Stromquelle trennenden bzw. mit einer Stromquelle verbindenden Schaltern insbesondere
einem elektronischen Schalter, einem
Steuerelement und einer Steuerschaltung,
wobei der BLagang der Steuerschaltung an das Steuerelement und der Ausgang der Steuerschaltung
an den Schalter angeschlossen sind un-d der Schalter beim Vorliegen eines durch
das Steuerelement erfaßten Kriteriums und eines daraus abgeleiteten Steuerbefehis
über die Steuerschaltung geöffnet oder geschlossen wird oder ein Öffnen oder Schließen
des Schalters verhindert wird Schaltungsanordnungen der eingangs beschriebenen Art
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und dienen zum Beispiel dazu, eine
elektrische Sache, zum Beispiel ein eXektrisches Gerät oder eine elektrische Maschine,
gegen Uberlastung zu schützen. Dann ist zum Beispiel das Steuerelement als Widerstand
ausgeführt, wird als Kriterium fur das Ansprechen dieser Schaltungsanordnung das
Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes des Stromes herangezogen und wird als
Steuerbefehl der Spannungsabfall an dem als Steuerelement dienenden Widerstand verwertet.
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Allen Schaltungsanordnungen der eingangs grundsätzlich beschriebenen
Art ist gemeinsam, - und zwar unabhängig davon, welche elektrische undZoder elektronische
Sache zu schützen ist, gegen welche Gefährdung diese elektrische and/Dder elektronische
Sache zu schützen ist, welcher Art der der zu schützenden Sache zugeordnete Schalter
ist, was als Steuerelement vorgesehen ist und wie die Steuerschaltung ausgeführt
ist -, daß nach dem Ansprechen dieser Schaltungsanordnung durch einen außerhalb
dieser Schaltungsanordnung erzeugten Schaltbefehl der durch die in Rede stehende
Schaltungsanordnung zum Beispiel soeben geöffnete Schalter wieder geschlossen wird,
der
zum Beispiel geschlossene Schalter wieder geöffnet wird usw.,
- wenn nämlich außerhalb der in Rede stehenden Schaltuqçanordnung ein den Schalter
beeinflußender Schaltbefehl zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem der durch das
Steuerelement gewonnene Steuerbefehl nicht mehr vorliegt. Bei einer Schaltungsanordnung
der in Rede stehenden Art, mit der zum Beispiel ein elektrisches Gerät oder eine
elektrische Maschine gegen überlastung geschützt werden soll, ist ein ständig sichwiederholendes
Einschalten dieses Gerätes bzw. dieser Maschine möglich, ohne daß die Ursache der
einmal festgestellten Überlastung zuvor abgestellt worden ist. Das ständig sich
wiederholende Einschalten eines defekten elektrischen Gerätes bzw.
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einer defekten elektrischen Maschine kann unter Umständen dazu führen,
daß dieses Gerät bzw. diese Maschine und der zu der in Rede stehenden Schaltungsanordnung
gehörende Schalter völlig zerstört werden.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene
Schaltungsanordnung so auszugestalten und weiterzubilden, daß die Wirkung eines
einmaligen Ansprechens dieser Schaltungsanordnung so lange anhält, bis die Ursache
für das Ansprechen beseitigt ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der diese Aufgabe gelöst
ist> ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen
den Steuerbefehl speichernden Speicher aufweist, - so daß der durch den Steuerbefehl
bewirkte Eingriff in die Funktion des Schalters auch dann noch nachwirkt, wenn der
Steuerbefehl selbst nicht mehr vorliegt,
durch das Steuerelement
also kein - eine untere Ansprechgrenze übersteigender - Steuerbefehl mehr erzeugt
wird. Auf das eingangs angesprochene Beispiel übertragen führt die erAndungsgemäße
Lehre also dazu, daß dann, wenn die in Rede stehende Schaltungsanordnung wegen einer
Überlastung zum Beispiel eines elektrischen Gerätes oder einer elektrischen Maschine
angesprochen hat, der dem elektrischen Gerät bzw. der elektrischen Maschine zugeordnete
Schalter also geöffnet worden ist, dieser Schalter solange nicht wieder geschlossen
werden kann, bis die Ursache für die überlastung des Gerätes bzw. der Maschine beseitigt
worden ist.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft
erläutert werden soll.
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Hinsichtlich der Rücksetzbarkeit des erfindungsgemäß vorgesehenen
Speichers sind, je nach der Art der zu schützenden elektrischen und 'oder elektronischen
Sache und Je nach der Art der zu erwartenden Gefährdung, praktisch alle Möglichkeiten
denkbar. So kann der Speicher nur durch einen externen Löschbefehl oder nur durch
einen internen Löschbefehl rücksetzbar sein. Der erfindungsgemäß vorgesehene Speicher
kann aber auch sowohl durch einen externen als auch durch einen internen Löschbefehl
rücksetzbar sein.
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Es ist bereits angedeutet worden, daß Bestandteil der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung Schalter ganz unterschiedlicher Art sein können, zum Beispiel
mechanische Schalter,
elektromechanische Schalter oder auch elektronische
Schalter; es entspricht der heutigen Technik, daß in den Schaltungsanordnungen der
in Rede stehenden Art vorzugsweise elektronische Schalter vorgesehen sind. Für eine
Schaltungsanordnung der zuvor beschriebenen Art mit einem über einen in Emitterschaltung
betriebenen Steuertransistor ansteuerbaren Thyristor oder Transistor als Schalter
geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, den Kollektor des Steuertransistors
an den Ausgang des Speichers anzuschließen. Das gibt die Möglicnkeit, den auAerhalb
der in Rede stehenden Schaltungsanordnung erzeugten 5ehaltbefehl, den "normalen
Schaltbefehl, auf die Basis dieses Steuertransistors zu geben, so daß dieser Steuertransistor
gleichsam als UND-Gatter mit der Basis und dem Kollektor als Eingang und dem Emitter
als Ausgang wirksam ist.
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Bei der erfindungsgemäßen S«haltungsanordnung kann als Steuerelement
zum Beispiel ein Viderstand, eine Induktivität, eine Kapazität, ein Stromwandler
oder ein Snannungwandler vorgesehen sein. Soll die elektrische Sache, für deren
Schutz die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bestimmt ist, gegen einen zu hohen
Strom geschützt werden, so kann man das Steuerelement als Widerstand, als InduXtivität,
als Kapazität oder als Stromwandler ausrühren und in Reihe zu der zu schützenden
Sache schalten. Soll die elektrische undZoder elektronische Sache, deren Schutz
die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dient, gegen eine zu hohe Spannung geschützt
werden, so kann man das Steuerelement zum Beispiel als Widerstand, als Induktivität,
als Kapazität oder als Spannungswandler ausrühren und parallel zu der zu schützenden
Sache schalten.
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In den zuvor angesprochenen Beispielen wurde die Gefährdung, gegen
die eine elektrische Sache durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geschützt
werden soll, in einem zu hohen Strom oder einer zu hohen Spannung, also unmittelbar
in einer elektrischen Größe gesehen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist
jedoch auch dort anwendbar, wo zum Beispiel ein elektrisches Gerät oder eine elektrische
Maschine gegen eine zu starke Erwärmung zu schützen ist und dieses elektrische Gerät
bzw. diese elektrische Maschine zur Kühlung durch einen Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom
beaufschlagt ist. Ein solches elektrisches Gerät bzw. eine solche elektrische Maschine
wird mittelbar dadurch geschützt, daB der Gas- und'oder Flüssigkeitsstrom überwacht
wird. Dazu kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als Steue * ment einen
vorzugsweise von einem konstanten Strom durchflossenen NTC- oder PTC-Widerstand
aufweisen, der betriebsmäßig von dem Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom beaufschlagt
ist, von dem auch das zu schützende Gerät bzw. die zu schützende Maschine beaufschlagt
ist.
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Schließlich bestehen auch hinsichtlich des erfindungsgemäß vorgesehenen
Speichers unterschiedliche Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung im einzelnen zu
realisieren. So kann zum-Beispiel als Speicher ein RS-Flipflop oder ein JK-Flipflop
vorgesehen werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen:
Fig.
1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen
Maschine gegen Uberlastung, Fig. 2 eine detailierte Darstellung aus der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 und Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung aus einer anderen
Schaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Maschine gegen eine zu starke
Erwärmung.
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Die in den Figuren dargestellten Schaltungsanordnungen sind zum Schutz
elektrischer und'oder elektronischer Sachen 1, in den dargestellten Ausführungsbeispielen
zum Schutz einer elektrischen Maschine, bestimmt und weisen in ihrem grundsätzlichen
Aufbau einen der zu schützenden Sache 1 zugeordneten, diese Sache 1 von einer Stromquelle
2 trennenden bzw.
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mit der Stromquelle 2 verbindenden Schalter ), ein Steuerelement 4
und eine Steuerschaltung 5 auf. Dabei sind der Eingang der Steuerschaltung 5 an
das Steuerelement 4 und der Ausgang der Steuerschaltung 5 an den Schalter 3 angeschlossen
und wird der Schalter 3 beim Vorliegen eines durch das Steuerelement 4 erfaßten
Kriteriums und eines daraus abgeleiteten Steuerbefehls über die Steuerschaltung
5 geöffnet oder geschlossen bzw. wird ein offenen oder Schließen des Schalters 3
beim Vorliegen eines solchen Steuerbefehls verhindert.
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Erfindungsgemäß weist die Steuerschaltung 5 einen den Steuerbefehl
speichernden Speicher 6 auf, - so daß die Auswirkung,
die der Steuerbefehl
hat, auch dann noch fortdauert, wenn der durch das Steuerelement 4 erzeugte Steuerbefehl
selbst nicht mehr> jedenfalls nicht mehr in der erforderlichen Höhe, vorliegt.
Erst dann, wenn der Speicher 6 zurückgesetzt wird, kann also der Schalter 5 wieder
geschlossen oder geöffnet werden.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Speicher 6 nur
durch einen externen Löschbefehl rücksetzbar, wozu in den Fig. 2 und 3 eine Rücksetztaste
7 dargestellt ist. Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, di + chaltungsanordnung
so oft zu realisieren, daß der Speicher 6 nur durch einen internen Löschbefehl oder
sowohl durch einen externen als auch durch einen internen Löschbefehl rücksetzbar
ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
einen über einen in Emitterschaltung betrie benen Steuertransistor 8 ansteuerbaren
Thyristor als Schalter 5 auf. Dabei ist der Kollektor 9 des Steuertransistors an
den Ausgang des Speichers 6 angeschlossen. Der Emitter io des Steuertransistors
8 geht auf die Zündelektrode 11 des als Schalter 5 vorgesehenen Thyristors. An die
Basis 12 des Steuertransistors 8 wird ein außerhalb der erfindungsgemäßen Schal
tungsanordnung erzeugter Schaltbefehl, der normale" SchaltbefehlSgegeben. Bei dieser
Ausführungsform übernimmt der Steuertransistor 8 gleichsam die Funktion eines UND-Gatters,
wobei der Kollektor 9 und die Basis 12 die Eingänge, der Emitter lo den Ausgang
des UND-Gatters darstellen.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2, bei dem die elektrische
Sache 1, nämlich eine elektrische Maschine, gegen überlastung geschützt werden soll,
ist das Steuerelement 4 als Widerstand ausgeführt und in Reihe zu der zu schützenden
Sache geschaltet. Überschreitet der über den Schalter 3, das Steuerelement 4 und
die zu schützende Sache 1, also die zu schützende elektrische Maschine, fließende
Strom einen vorgegebenen Sollwert, so führt der an dem Steuerelement 4 entstehende
Spannungsabfall als Steuerbefehl über die mit dem Speicher 6 ausgerüstete Steuerschaltung
5 dazu, daß der Schalter 3 öffnet - und solange geöffnet bleibt, bis mit Hilfe der
Rücksetztaste 7 der Speicher 6 rückgesetzt wird.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, bei dem als zu schützende Sache
1 eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die gegen eine zu starke-Erwärmung zu
schützen ist, ist als Steuerelement 4 ein von einem konstanten Strom durchflossener
PTC-Widerstand vorgesehen, der betriebsmäßig von dem Gas- und'oder Flüssigkeitsstrom
beaufschlagt ist, von dem auch die als zu schützende Sache 1 vorgesehene elektrische
Maschine zwecks Abführung der entstehenden Wärme beaufschlagt ist. Dadurch, daß
der als Steuerelement 4 vorgesehene PTC-Widerstand einerseits von einem konstanten
Strom durchflossen, andererseits von einem Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom beaufschlagt
ist, stellt sich im normalen Betrieb ein Widerstandswert des Steuerelementes 4 ein,
der zu einem als Steuerbefehl nicht ausreichenden Spannungsabfall rührt. Fällt nun
die BeauCschlagung des Steuerelementes 4 mit dem Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom
aus, so steigt die Temperatur des als PTC-Widerstand ausgeführten
Steuerelementes
4, so daß auch der Spannungsabfall an dem Steuerelement 4 einen Wert erreicht, der
als Steuerbefehl über die Steuerschaltung 5 mit dem darin vorgesehenen Speicher
6 den Schalter 3 öffnet.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß in den dargestellten
Ausführungsbeispielen als Speicher 6 ein RS-Flipflop vorgesehen ist. Selbstverständlich
kann auch jeder andere binäre Speicher als Speicher 6 innerhalb der Steuerschaltung
5 vorgesehen werden.