DE2626620A1 - Schaltungsanordnung zur ermittlung eines wechselstroms - Google Patents

Schaltungsanordnung zur ermittlung eines wechselstroms

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Description

Ba 3641
Societe Chimigue des Charbonnages PARIS-LA-DEFENSE/Frankreich
Schaltungsanordnung zur Ermittlung eines Wechselstroms
Die Erfindung bezieht sich auf Relaisunterbrecher mit federnden, magnetisierbaren Kontaktzungen bei Anwendung von Wechselstrom. Diese Unterbrecher sind in einem zugeschmolzenen Glaskolben enthalten und von einer Wicklung umgeben, die, wenn sie von einem Gleichstrom durchflossen wird, ein Magnetfeld erzeugt, das auf die Kontaktzungen wirkt und den Unterbrecherkontakt schließt. Man kann auf diese Weise den Durchgang eines Gleichstroms ermitteln, wenn die Wicklung in den Kreis des zu ermittelnden Gleichstroms geschaltet ist.
Derartige Unterbrecher können bei Wechselstrom nicht verwendet werden, selbst wenn man sie mit gleichgerichtetem Strom versorgt, da der Kontakt bei jeder Halbperiode schließt und öffnet. Es treten somit für die Betriebsdauer der Unterbrecher nachteilige Schwingungen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Unterbrecher zum Schutz von dreiphasigen Motoren zu verwenden, wobei ggf. eine Phasenunterbrechung oder ein Leerlaufbetrieb des Motors ermittelt wird und das öffnen des Kontakts es ermöglicht, auf die Versorgung des Motors einzuwirken.
Die Erfindung betrifft somit eine Schaltungsanordnung
zur Ermittlung eines Wechselstroms mit wenigstens einem Relaisunterbrecher mit federnden, magnetisierbaren
Kontaktzungen, der in einem zugeschmolzenen Glaskolben
enthalten ist, die sich dadurch auszeichnet, daß um den Kolben wenigstens eine Wicklung angeordnet ist, die von einer Halbperiode eines Wechselstroms und einer Halbperiode eines bezüglich des zu ermittelnden Stroms phasenverschobenen Wechselstroms durchflossen ist, und daß die Wicklung so angeordnet ist, daß die erzeugten Magnetfelder gleichsinnig sind, so daß der Ausfall wenigstens eines Stromes das öffnen des Unterbrechers hervorruft.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Relais mit federnden Kontaktzungen, das gemäß der Schaltungsanordnung der Erfindung mit Wechselstrom betrieben wird,
Figur 2 eine Abwandlung der Fig. 1 für den Betrieb mit Dreiphasenstrom,
Figur 3 eine vereinfachte Abwandlung der Schaltung der Fig. 2,
Figur 4 eine Abwandlung der Schaltung der Fig. 3, bei der der Kontakt eines von zwei Relais als Selbsthaltekontakt dient,
Figur 5 eine Abwandlung der Schaltung der Fig. 4 zum
Schutz von dreiphasigen Motoren,
Figur 6 eine Abwandlung der Schaltung der Fig. 5, bei der der Überbrückungswiderstand des Selbst-
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haltekontakts durch einen Thyristor ersetzt ist, und
Figur 7 eine verbesserte Schaltung der Fig. 6 zum Schutz von Motoren mit langer Startphase.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der Kolben 1, der einen Relaisunterbrecher 2 mit zwei federnden, magnetisierbaren Kontaktzungen enthält, von zwei Wicklungen umgeben, von denen jede in zwei Halbwicklungen 3 und 4 unterteilt ist. Die Halbwicklungen, die durch eine Diode 5 in Reihe geschaltet sind, werden jeweils nur von einer einzigen Halbperiode durchlaufen und sind derart gewickelt, daß das Magnetfeld, das durch den Stromdurchgang erzeugt wird, in beiden Halbwicklungen die gleiche Richtung hat.
Damit der Kontakt des Relais geschlossen bleibt, ist es notwendig, daß das durch die beiden Halbwicklungen erzeugte Magnetfeld nicht unter einen bestimmten Wert fällt. Zu diesem Zweck erhalten zwei Halbwicklungen den zu ermittelnden Strom und die beiden anderen einen phasenverschobenen Strom, z.B. den Strom einer anderen Phase, wenn das Relais in einem Dreiphasennetz verwendet wird.
Wenn die Halbwellen eines Stroms durch Null gehen, erzeugen die Halbperioden des phasenverschobenen Stroms das Feld, das notwendig ist, um den Kontakt geschlossen zu halten. Wenn einer der Ströme ausfällt, wird das Magnetfeld zwischen jeder Halbperiode des anderen Stroms Null und bewirkt so das Öffnen des Kontakts. Um ein einwandfreies öffnen zu erhalten, werden die beiden HaIbwicklungen vorzugsweise auf den beiden Enden des Kolbens angeordnet.
Wenn man über ein Dreiphasennetz verfügt und den Stromausfall an einer der drei Phasen ermitteln will, ist es zweckmäßig, das Schema der Fig. 2 zu verwenden, in der der Kolben von d:,*ei Wicklungen 6, 7 und B umgeben ISt5, eine iu ""--.ν?. - .-/: 7. J.n '.'--sine mit einer Diode S. Die drei Dioden,?
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die gleichsinnig geschaltet sind,, lassen jeweils eine Halbperiode der gleichen Richtung durch und das Magnetfeld, das von den drei Wicklungen erzeugt wird, wird niemals Mull und ist ständig ausreichend, um den Kontakt des Relais geschlossen zu halten»
Gemäß Fig. 3 kann nur eine einzige Wicklung 10 verwendet werden, die durch die Summe der drei Halbperioden der drei sternförmig geschalteten Phasen gespeist wird, wobei drei Dioden 11, 12 und 13 an jeder Phase nur die Halb·= Perioden gleichen Vorzeichens durchlassen«
Eine derartige Schaltung ist insbesondere für den Schutz von Dreiphasenmotoren von Vorteil und das Schema der Fig»4 zeigt eine vorteilhafte Abwandlung, die ein einwandfreies Öffnen des Unterbrecherkontakts im«Falle eines Stromausfalls oder sogar einer zu geringen Stromstärke ergibtο Bei dein in Fig„ 4 gezeigten Fall ist der Unterbrecher 2 des Kolbens, auf dem sich die Wicklung 10 befindet, mit dieser Wicklung in Reihe geschaltet und bildet so einen Selbsthaltekontakt. Parallel zu diesem Unterbrecher 2 ist ein manuell betätigbarer Kontakt geschaltet. In Reihe zu der ersten Wicklung 10 ist eine zweite Wicklung 15 geschaltet, die einen weiteren Kolben umgibt, dessen Relaisunterbrecher 2a den Versorgungskreis des Motors steuert»
In Fig=, 5 sind die Wicklungen 10 und 15 durch eine einzige Wicklung 16 ersetzt, die die beiden Kolben beeinflußt, die die Unterbrecher 16a und 16b enthalten, die die Unterbrecher 2 und 2a ersetzen.
Um die Wirkung von MikroUnterbrechungen zu schwächen, die das Öffnen der Relaiswicklung .16 bewirken, ist parallel zu der Wicklung 16 eine Verzögerungsvorrichtung geschaltet, die aus einem Kondensator 17 in Reihe zu einem Widerstand besteht,, der durch eine Diode 19 überbrückt ist, die gegen-
sinnig zu den Dioden 11, 12 und 13 geschaltet ist.
Bei einer kurzen Unterbrechung wird der Kondensator, der über den Widerstand 18 geladen wurde, über die Diode 19 in die Relaiswicklung 16 entladen und hält so die Kontakte 16a,und 16b geschlossen.
Um ein Anlassen nach einem Anhalten oder einer Unterbrechung, die das Öffnen des Relais bewirken, zu vermeiden, daß der Selbsthaltekontakt 16a kurzgeschlossen werden muß, ist an die Anschlüsse dieses Kontaktes ein Widerstand 20 angeschlossen, der es dem Anlaßstromstoß ermöglicht, das Relais zu betätigen, der jedoch nicht ausreichend groß ist, um die Arbeitsweise zu stören, wenn der Motor im normalen Bereich ist.
Um die Phasenunterbrechungen anzuzeigen, sind in die Sekundärwicklungen von Strumwandlerη sternförmig drei Lumineszenzdioden 21, 22 und 2 3 geschaltet, die einerseits gegen umgekehrte Spannungen durch drei Dioden 24, 25 und 26 und andererseits durch einen gemeinsam geschalteten Begrenzungswiderstand 2 7 geschützt sind. Somit zeigt das Erlöschen einer Diode die Unterbrechung der Phase an.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann auch den Motor gegen Stromstärken größer als der Anlaßstrom schützen. Es genügt hier, die Stromwandler derart zu dimensionieren, daß sie für Stromstärken vollständig gesättigt sind, die die normalen Betriebsstromstärken überschreiten. Bei einer vollständigen Sättigung überschneiden sich die Ströme nicht mehr und lassen Null Stromlöcher, so daß das Relais unter diesen Bedingungen öffnet. Für kurze überStromstärken dagegen hält die Verzögerungsvorrichtung 17, 18, 19 das Relais in der geschlossenen Stellung.
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Es ist auch zu beachten, daß die Phasenverschiebung richtig istr. ein Fehler aufgrund dessen die Halbperioden, die das Relais speisen, zu sehr versetzt sein können und Null-Stromzeiten belassen, die ebenfalls das öffnen des Relais hervorrufen.
Man kann auch, wenn dies gewünscht wird, den Kondensator durch eine aufladbare Batterie geeigneter Spannung ersetzen.
Für bestimmte Motoren oder für Motoren, die nicht vollständig angehalten werden oder insbesondere für Heizgeräte sind die Stromstöße zu gering, um das Relais mittels des ÜberbrückungswiderStandes 20 zu betätigen.
Wie Fig. 6 zeigt, ist in diesem Falle ein Thyristor 28 parallel zu dem Kontakt 1Sa zwischen dem gemeinsamen Punkt der drei Dioden 11, 12 und 13 und dem gemeinsamen Punkt zwischen dem Widerstand 18 und dem Kondensator 17 geschaltet. Dieser Thyristor 2 8 ist mit seiner Steuerelektrode mit dem Rückleiter des Stromwandlers durch einen Kontakt 29a einer Relaiswicklung 29 verbunden, die zu der Relaiswicklung 16 in Reihe geschaltet ist.
Beim Anlegen von Spannung an das geschützte Gerät entsteht eine Überspannung an den Anschlüssen des Thyristors, die ihn leitend macht, so daß das Relais der Relaiswicklung seinen Kontakt 16a schließen kann, während der Kondensator 17 momentan aufgeladen wird, so daß jede Gefahr der ungewollten Auslösung vermieden wird. Sobald die Relaiswicklung 16a in Tätigkeit getreten ist, schließt die Relaiswicklung 29 ihren Kontakt 29a und legt so die Steuerelektrode an ein negatives Potential, das die Leitung des Thyristors unterbricht. Die Relaiswicklung 29 muß beim Auslösen ihren Kontakt nach dem Öffnen des Kontakts 16a öffnen, damit der Thyristor bis zum Öffnen des Kontaktes 16a gesperrt bleibt. Das Relais der Relaiswicklung 29
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rauß daher empfindlicher sein als das Relais der Relaiswicklung 16.
Für bestimmte Motoren mit langer Startphase kann -as notwendig sein, die Ladung des Kondensators 17 während der Anlaßperiode zn begrenzen. Zu diesem Zweck ist, wie Fig.7 zeigt, mit der Relais*-7icklung 16 eine Relaiswicklung 30 in Reihe geschaltet^ die im wesentlichen nur auf den An~ laßstrom anspricht und deren Kontakt 30a, der an die Aa-Schlüsse des Kondensators mittels sines Widerstandes 3'; angeschlossen ist, diesen Kondensator während der Anlaßphase entlädt, wobei der Kontakt 30a bei normalem Lauf offen ist.
In allen diesen Fällen, in denen man auch eine Auslösung für den Leerlauf erreichen will, wj.rd in den Kreis der Relaiswicklung 10 oder 16 ein Einstellwiderstand 32 geschaltet, der so eingestellt wird, daß eine öffnung des Seibsthaltekcntakts des Relais eintritt, wenn der 7erscrgungsstroir. des Gerätes unter einen bestirnten Minimal= wert fällt, der der des Leerlaufs des Motors sein kann.
Es ist selbstverständlich möglich? durch die Wicklung die Kontakte 29a und 30a zu steuern, indem man die diese Kontakte enthaltenden Kolben in geeigneter Weisa bezüglich der Wicklung 16 anordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, die gewünschte Empfindlichkeit für jeden Kontakt su erhalten.
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Claims (17)

  1. Ansprüche
    [ 1. !Schaltungsanordnung zur Ermittlung eines Wechselstroms >—/mit wenigstens einem Relaisunterbrecher mit federnden, magnetisierbaren Kontaktzungen, der in einem zugeschmolzenen Glaskolben enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß um den Kolben (1) wenigstens eine Wicklung (3, 4) angeordnet ist, die von einer Halbperiode eines Wechselstroms und einer Halbperiode eines bezüglich des zu ermittelnden Stroms phasenverschobenen Wechselstroms durchflossen ist, und daß die Wicklung so angeordnet ist, daß die erzeugten Magnetfelder gleichsinnig sind, so daß der Ausfall wenigstens eines Stromes das öffnen des Unterbrechers (2) hervorruft.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strom zwei Halbwicklungen (3, 4), eine Halbwicklung pro Halbperiode des Stroms, über eine Diode (5) in Reihe zu der Halbwicklung speist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wechselstrom ein Strom eines mehrphasigen Netzes ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem zu ermittelnden Strom phasenverschobene Strom der Ström einer anderen Phase ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der der Strom ein Strom eines mehrphasigen Netzes ist, dadurch gekennzeichnet, daß ebenso viele Wicklungen (6, 7, 8) wie Phasen vorhanden sind, und daß jede Wicklung mit dem Strom einer Phase gespeist wird, wobei eine Diode (9) in jeder Phase nur eine Halbperiode durchläßt.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen sternförmig geschaltet sind.
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  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen in Reihe geschaltet und von der Summe der gleichgerichteten Ströme der Phasen gespeist sind.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisunterbrecher (2) in den Versorgungskreis wenigstens einer (10) der Wicklungen geschaltet ist und so einen Selbsthaltekontakt bildet.
  8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Anschlüssen der Wicklung (16) eine Verzögerungsvorrichtung (17, 18, 19) geschaltet ist, um kurze Stromunterbrechungen zu kompensieren. '
  9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung aus einem Kondensator (17) in Reihe zu einem Widerstand (18), der von einer Diode (19) überbrückt ist, besteht,
  10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsvorrichtung aus einer aufladbaren Batterie in Reihe zu einem von einer Diode überbrückten Widerstand besteht.
  11. 11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (20) zwischen die Anschlüsse des Selbsthaltekontakts (16a) geschaltet ist.
  12. 12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Selbsthaltekontakt (16a) ein Thyristor (28) angeschlossen ist, dessen Steuerelektrode mit dem Rückleiter negativer Polarität über den Unterbrecher (29a) einer zweiten Relais-
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    wicklung (29) in Reihe zu der Stromermittlungs-Relaiswicklung (16) verbunden ist.
  13. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (28) zwischen den gemeinsamen Punkt des Kondensators (17) und des Widerstandes (18) der Verzögerungsvorrichtung und den gemeinsamen Punkt der Gleichrichter (11, 12, 13) geschaltet ist.
  14. 14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Relais, das auf den Anlasserstrom anspricht und dessen Wicklung (30) in Reihe zu der Stromermittlungs-Relaxswicklung (16) einen Kontakt (3Oa) zur Entladung des Kondensators (17) der Verzögerungsvorrichtung steuert.
  15. 15. Schaltungsanordnung" nach Anspruch 14, dadurch gekenn- · zeichnet, daß der Entladekontakt (30a) in Reihe zu einem Entladewiderstand (31) geschaltet ist.
  16. 16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einstellwiderstand (32) in Reihe zu der Stromermittlungs-Relaiswicklung (16).
  17. 17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, gekennzeichnet durch sternförmig geschaltete Lumineszenzdioden in dem mehrphasigen Versorgungsnetz des Detektorrelais, Dioden (24, 25, 26) in den Phasenleitern und einen Widerstand (27) in der gemeinsamen Leitung zum Schutz der Lumineszenzdioden.
    609885/0286
DE19762626620 1975-06-23 1976-06-14 Schaltungsanordnung zur ermittlung eines wechselstroms Granted DE2626620A1 (de)

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