DE2720503A1

DE2720503A1 - Elektrische sicherheitsschaltung

Info

Publication number: DE2720503A1
Application number: DE19772720503
Authority: DE
Inventors: Franklin O Wisman
Original assignee: WOODS T B SONS CO
Current assignee: WOODS T B SONS CO
Priority date: 1976-05-06
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1977-11-24
Also published as: SE7705227L; US4042965A; ES458450A1; NL7704953A; CH611753A5; FR2350720A1; BE854374A; CA1065403A; FR2350720B1; GB1585491A

Description

DR. BERG DIPL -ING. STAP? DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE ?7?G5Q3

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Anwaltsakte: 28 O83

T.B. Wood's Sons Company,
Chambersburg, Pennsylvania/USA

Elektrische Sicherheiteschaltung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherheitaschaltung in Form einer elektrischen Steuerschaltung, um ein unerwünschtes Wiederanlegen von Energie an einen Verbraucher im Falle eines Strom- bzw. Energieausfalls zu verhindern, und betrifft insbesondere eine Steuereinrichtung, um das Anlegen von Energie an einen Verbraucher, wie beispielsweise einen Nebenschluß· gleichstrommotor, zu steuern, welcher mit gleichgerichteter Wechselstromenergie von einer phasengeateuerten Schaltung aus gespeist wird, die eine gesteuerte Gleichrichter-Schaltanordnung, wie beispielsweise gesteuerte Siliziumgleichrichter aufweist.

Ein zweipoliger Schalter mit zwei Schaltstellungen wird in die eine Schaltstellung (stoppen bzw. stillsetzen) gebracht,

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M(MN) 988272 8 Manchen 80, Mauerkirchcrslraße 45 Banken: Bayerische Vercinsbank München 453100

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um eine Wechselstromquelle an einen Schaltungsunterbrecher mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern anzukoppeln, welcher eine Einrichtung aufweist, die zu verriegeln ist, d.h. leitend wird und für ein kurzes Zeitintervall leitend bleibt, das auf das Wegnehmen bzw. den Ausfall des Wechselstroms folgt. Der Schalter wird dann in die andere Schaltstellung (laufen) geschaltet, wodurch die Wechselstromquelle von dem Schaltungsunterbrecher getrennt und an eine Brückenschaltung mit Halbleitergleichrichtern sowie an eine phasengesteuerte Schaltung mit gesteuerten Halbleitergleichrichtern angelegt wird. Von der Gleichrichter-Brückenschaltung aus wird über den nunmehr leitenden Schaltungsunterbrecher mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern Gleichstrom unmittelbar dem Impulsgenerator zugeführt. Im Falle eines Ausfalls der Wechselstromquelle wird jedoch der Schaltungsunterbrecher nicht leitend, wodurch der Impulsgenerator unwirksam wird, da er nicht leitend bleibt, bis der Schalter in die Schaltstellung (stoppen) gebracht ist.

Elektronische Festkörper-Steuerschaltungen zur Motordrehzahlregelung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors sind allgemein bekannt. Bei derartigen Systemen wird ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler verwendet, mittels welchem ein gesteuertes Anlegen von gleichgerichtetem Wechselstrom an die Ankerschaltung des Motors mit Hilfe einer synchronen, periodischen Leitung bzw. Stromführung von gesteuerten Siliziumgleichrichtern (SCR) geschaffen werden kann. Die gesteuerten Siliziumgleichrichter werden mit Hilfe von Trigger- bzw. Auslöseimpulsen leitend gesteuert, welche von einem Impulsgenerator aus angelegt werden,

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welcher sein Gleichspannungspotential von einer Brückenschaltung aua erhält, die auch mit der Wechselstromquelle verbunden ist.

Bei manchen Anwendungen einer derartigen Schaltungsanordnung kann es unerwünscht oder sogar gefährlich sein, wenn in Falle eines Wechseistromausfalls, welcher dann später wieder einsetzt, Strom bzw. Energie an den Motor automatisch wieder angelegt wird. Es ist seit langem bekannt, ein derartiges unvorhersehbares Anlaufen bzw· Anlassen von Motoren und anderen Arten von Maschinen mit Hilfe von Schaltungsunterbrechern auf der Hochleistung*-(Wechselstrom-)s*itβ der Leitung, beispielsweise mit Hilfe von magnetischen Unterbrechern su verhindern, die anfange durch kurzzeitig von Hand betätigte Drucktasten erregt und dann durch einen ihrer eigenen Kontakte oder mit Hilfe eines Verriegelungsrelais geschlossen gehalten werden. Derartice Unterbrecheranordnungen sind jedoch insbesondere bei Anwendungen mit niedrigerer Leistung unerwünscht, und zwar im Hinblick auf die Betriebssicherheit, das Volumen, das Gewicht, die Kosten und die Anfälligkeit im Hinblick auf störende Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Schwingungen »der Staub.

Mit der Erfindung soll daher auf wirtschaftlichere und »uverlässigere bsw. betriebssichere Weise als bisher bei einem Energie- bzw. Stromauefalls eine größere Sicherheit erreicht werden. Auch soll mit der arfinduagsgemäften Sicherheiteschaltung ein nicht vorhersehbares erneutes Anlaufen oder Anlassen •iner entsprechenden Maschine (eines Elektrometers) im Fall·

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eines Strom- oder Energieausfalls und ein anschließendes erneutes Anlegen bzw. Zuführen verhindert werden, ohne daß zuerst bestimmte Schritte unternommen und Vorkehrungen getroffen worden sind, um eine derartige Maschine bzw. einen solchen Motor wieder anzulassen bzw. anlaufen zu lassen.

Gemäß der Erfindung ist eine elektrische Schaltung geschaffen, bei welcher Strom oder Energie von einer Strom- oder Energiequelle aus an einen Verbraucher, wie beispielsweise an einen Gleichstrommotor, über eine periodisch leitend werdende Energieumwandlungseinrichtung bzw. einen entsprechenden Stromwandler abgegeben wird, deren bzw. dessen Arbeitsweise durch Steuersignale gesteuert wird, die von einer Steuerschaltung aus angelegt werden, wobei ein Versorgungspotential von der angekoppelten Energiequelle aus geschaffen wird, welche^ wirksam wird, um die Steuersignale zu erzeugen, und welche ferner einen elektrisch gesteuerten Schaltungsunterbrecher mit Halbleiterschalteinrichtungen in Form von Thyristoren mit einem leitenden und einem nicht leitendem Zustand, die zwischen das Versorgungspotential und die Steuerschaltung geschaltet wird, damit die Steuerschaltung wirksam wird, wenn sie in leitendem Zustand ist, und eine Schaltungsanordnung aufweist, die mit der gesteuerten Schalteinrichtung verbunden ist und einen Schalter aufweist, der betätigbar ist, um vorübergehend die Energiequelle an die gesteuerte Schalteinrichtung anzukoppeln, damit die gesteuerte Schalteinrichtung zuerst den leitenden Zustand einnimmt, und die Schalteinrichtung danach betätigbar ist, um die Energiequelle an die Energieumwandlungeeinrichtung bzw. den

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Stromwandler anzukoppeln, wobei die gesteuerte Schalteinrichtung im Falle eines Strom- oder Energieausfalls nicht leitend wird, um die Steuerschaltung unwirksam zu machen, bis durch die Schalteinrichtung zeitweilig wieder die Energie- oder Stromquelle angelegt wird.

Demgemäß wird bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Schaltungsunterbrechung in dem Steuerschaltungsteil für eine verhältnismäßig niedrige Energie (Gleichstrom) eines Gleichstrommotor-Drehzahlreglers mittels eines gesteuerten Siliziumgleichrichters (SCR) bewirkt, welcher leitend werden kann und auf diese Weise eine Stromversorgungsschaltung an der Steuerschaltung vervollständigt, indem sie zuerst an die Wechselstromquelle angekoppelt wird, welche dann davon getrenntwird, und an die übrige Schaltung mit Hilfe des gesteuerten Siliziumgleichrichters angelegt wird, der noch leitend ist, um dadurch eine andauernde, kontinuierliche Arbeitsweise zu ermöglichen. Im Falle eines Ausfalls der Gleichstromquelle wird jedoch der gesteuerte Siliziumgleichrichter automatisch nicht leitend, wodurch es erforderlich wird, daß die Wechselstromquelle später wieder durch das Schließen eines Schalters von Hand angelegt wird, bevor der Wechselstrom an die Drehzahlreglerschaltung wieder angelegt werden kann. Bei einem einfachen Wiedereinsetzen der Wechselstromvasorgung von selbst wird der Gleichstrommotor unmittelbar nicht wieder anlaufen bzw. angelassen.

Uemäß der Erfindung ist somit eine Einrichtung geschaffen, mit

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der ein nichterwünschtes und möglicherweise zufallebedingtes und damit gefährliches, automatisches Anlegen von Energie an einen Verbraucher im Falle eines Ausfalls von einer Stromquelle aus und ein späteres Wiederanlegen von Energie verhindert

wird. Hierzu ist ein Schaltungsunterbrecher mit Thyristoren vorgesehen, der an eine Steuerschaltung angekoppelt ist, welche wirksam ist, um die Arbeitsweise einer phasengesteuerten Schaltung mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter zu steuern, welche periodisch wirksam wird, um Energie von einer Wechselstromquelle aus an einen Verbraucher bzw. an eine Last, wie einen Gleichstrommotor, anzukoppeln. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Schaltungsunterbrecher mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter an eine Gleichspannungsversorgungsschaltung einer Steuerschaltung angekoppelt, die unter

anderem einen Impulsgenerator aufweist, welcher Ansteuerimpulse schafft, die an ein Paar gesteuerter Siliziumgleichrichter in der phasengesteuerten SCR-Schaltung angelegt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die in Verbindung mit einer Gleichstrommotor-Drehzahlreglerschaltung verwendbar ist;

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild, in welchem

die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform genauer wie-

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gegeben ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform;

Fig. k ein Blockschaltbild noch einer weiteren Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform; und

Fig. 5 eine schematische elektrische Schaltung einer weiteren Aueführungsform des in Fig. 2 dargestellten Schaltungeunterbrechers mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR).

In den Figuren sind die gleichen bzw. einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In dem Blockschaltbild der Fig. 1 ist die Zuführung von elektrischer Energie von einer Wechselstromquelle 10 aus an einen Verbraucher, wie beispielsweise einen Gleichstrommotor 12, mittel· einer Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlereinrichtung, wie beispielsweise einer phasengesteuerten SCR-Schaltung 14, d.h. einer phasengesteuerten Schaltung l4mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern (SCR) dargestellt. Insbesondere kann mit der phasengesteuerten SCR-Schaltung l4 die Energie bzw. der Strom gesteuert werden, der an den Anker des Gleichstrommotors 12 zum Steuern bzw. Regeln dessen Drehzahl angelegt wird. Die phasengesteuert· SCR-Schaltung wird durch die Zeitsteuerung mit Hilfe von Steuerimpulsen periodisch leitend gemacht, die von einem Impulsgenerator 16 aus angelegt werden, dessen Arbeitsweise entsprechend einem

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Fehlersignal gesteuert wird, das mittels einer Fehlervergleichsschaltung l8 erhalten wird, welche wiederum einen entsprechenden Eingang von einer Drehzahlbezugsschaltung 20 und einer Rückkopplungsschaltung 22 erhält.

Der Eingang von der Drehzahlbezugsschaltung 20 ist ein Signal, das der geforderten Drehzahl entspricht, während das Signal von der Rückkopplungsschaltung 22 der tatsächlichen Motordrehzahl entspricht. Auf diese Weise wird dann die Motordrehzahl mittels einer einfachen Rückkopplungsschleife bekannter Ausführungsform gesteuert bzw. geregelt.

Hierbei wird in dem Blockschaltbild der Fig. 1 der Wechselstrom bzw. eine entsprechende Energie der phasengesteuerten SCR-Schaltung, d.h. der mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern(SCR) versehenen, phasengesteuerten Schaltung, über einen Schalter 2k mit zwei Schaltstellungen zugeführt, welcher von Hand betätigt werden kann, wobei in dessen einer Schaltstellung die Wechselstromquelle 10 an einen SCR-Schaltungsunterbrecher 26 d.h. einen Schaltungsunterbrecher 26 mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR) angekoppelt wird. Diese Schaltung kann einen geschlossenen Schaltungsweg von einem Brückgleichrichter 28 aus schaffen, der mit dem Schalter 24 verbunden ist, wenn dieser sich in der anderen Schalteteilung befindet, um ein Gleichspannungspotential an den Impulsgenerator l6 sowie an die Drehzahlbezugsschaltung 20 anzulegen, und kann auf diese Weise wirksam werden, so daß entsprechende Steuersignale an die phasengesteuert« SCR-Schaltung Ik angelegt werden können. Der Schalter

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2k mit zwei Schaltstellungen wird infolgedessen dazu verwendet, um vorübergehend einen Wechselstrom an den SCR-Schaltungsunterbrecher 26 anzulegen, um ihn wirksam zu machen, und um dann die Wechselstromzufuhr von ihm zu entfernen und an den Brückengleichrichter 28 und die SCR-Phasensteuerschaltung Ik in einer Weise anzulegen, die anhand der Beschreibung der Fig. 2 verständlich wird.

In Fig. 2 weist der Schalter 2k einen zweipoligen Schalter mit zwei Schaltstellungen auf, welcher zwei bewegliche Kontaktanschlüsse bzw. -arme 30 und 32 hat, die mit der Wechselstromquelle 10 verbunden sind. Ein Paar feststehender Kontakte "}k und 36 ist über Leitungen 35 und 37 mit Schaltungsverbindungen 38 bzw. kO verbunden, welche sowohl zu der phasengesteuerten SCR-Schaltung Ik als auch zu dem Brückengleichrichter 28 gehören. Das andere Paar feststehender Kontakte k2 und k6 ist mit der Unterbrecherschaltung 26 verbunden.

Die Unterbrecherschaltung 26 weist einen gesteuerten Halbleiterschalter mit einem Thyristor, insbesondere einen gesteuerten Siliziumgleichrichter 46 auf, dessen Steuerelektrode über Widerstände k8 und 50 mit dem Schalteranschluß kk verbunden ist, während dessen Anode mittels eines Halbwellengleichrichters, der eine Halbleiterdiode 52 sowie einen Widerstand 5k aufweist, mit einem Schalteranschluß k2 verbunden ist. Wenn eine andere Art von Transistorschaltung gefordert wird, kann beispielsweise ein Triac anstelle des gesteuerten Siliziumgleichrichters 46 verwendet werden. Wenn der Schalter 2k in die dargestellte

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Schaltstellung "Stoppen bzw. Stillsetzen" geschaltet wird, erhält der gesteuerte Siliziumgleichrichter 46 durch das Ansprechen der Diode 52 eine Art Steuerimpuls, wodurch ein in einer Richtung wirkender Strom entsprechender Polarität fließt, und die Einrichtung leitend wird. Ein Kondensator 56, der zwischen Schaltungsverbindungen 58 und 60 geschaltet ist, lädt sich auf das Leitungspotential auf, stellt aber in Verbindung mit dem Widerstand 48 eine RC-Entladeschaltung dar, um den gesteuerten Gleichrichter 46 eine vorbestimmte Zeit lang leitend zu halten, nachdem der Schalter 24 in die Schaltstellung "Laufen" geschaltet ist, zu welchem Zeitpunkt dann Wechselstrom von der Quelle 10 aus Schaltungsverbindungen 38 und 40 zugeführt wird.

Die Verbindungen 38 und 40 stellen Diagonalverbindungen der Gleichrichterbrücke 28 dar, wobei Dioden 62 und 64 ein Paar benachbarter Arme bilden, während Dioden 66 und 68 das andere Paar benachbarter Arme bilden. Die anderen Diagonalverbindungen der Gleichrichterbrücke weisen Verbindungen 70 und 72 auf, welche die positiven (+) und negativen (-) Gleichstromversorgungsanschlüsse schaffen, welche mit Versorgungsleitungen 71 und 73 verbunden sind und mit welchen die Feldwicklung 75 des Motors 12 verbunden ist, wenn es, wie dargestellt, ein Nebenschlußmotor ist.

Die phasengesteuerte SCR-Schaltung weist zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR) 74 und 76 auf. Die Kathoden des gesteuerten Sxliziumgleichrichters 74 sind über eine Schaltungsverbindung 40 mit einer Seiteder Gleichstromquelle 10 verbunden,

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während die andere Seite der Gleichstromquelle durch eine Schaltungsverbindung 38 mit der Kathode des gesteuerten Gleichrichters 76 verbunden ist. Die gemeinsame Anodenverbindung der gesteuerten Gleichrichter 7k und 76 ist eine Leitung 78» welche mit einer Seite des Motorankers 8O verbunden ist, während die andere Seite des Ankers mit einer Leitung Ö2 verbunden ist. Die Arbeitsweise dieser Art Schaltung ist bekannt.

Die Steuerelektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 7k und 76 erhalten Steuerimpulse von der Impulsgeneratorschaltung mittels eines Ausgangstransformators 86, welcher ein Paar Sekundärwicklungen 88 und 90 aufweist, welche an die entsprechenden Anoden-Steuerelektroden-Verbindungen angekoppelt bzw. mit diesen verbunden sind. Die Steuerimpulse werden in vorbestimmten Intervallen entsprechend der Arbeitsweise einer Kippgeneratorschaltung mit einem Unijunction-Transistor 92 erzeugt werden, der mit der Primärwicklung 9^ verbunden ist. Die Phasenbeziehung der an den Ausgangswicklungen 88 und 90 anliegenden Impulse bezüglich des von der Wechselstromquelle zugeführten Wechselstroms wird jedoch durch die Größe des Stroms auf der Leitung 96 gesteuert, welche mit dem Kollektor eines Transistors 98 in der Fehlervergleicheschaltung 18 verbunden ist, und welche einen Kondensator 100 über einen Widerstand 102 laden kann. Wenn die Ladung und die Spannung an dem Kondensator 100 einen kritischen Wert erreicht, wird der Unijunction-Transistor 92 leitend, entlädt den Kondensator 100 über die Primärwicklung 9^ und erzeugt so einen Impuls an den Sekundärwicklungen 88 und 90.

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Das Gleichspannungspotential für den Impulsgenerator 16 wird an Verbindungen 104 und 10b geschaffen; jedoch ist die Unterbrecherschaltung 26 mit dem gesteuerten Siliziumgleichrichter in Reihe mit der Schaltungsverbindung 106 geschaltet. In Reihe geschaltete Widerstände 110 und 112 arbeiten mit einem Widerstand 113« einer Zenerdiode II6 und einem Kondensator 115 zusammen, welcher mit einer Verbindung 58 verbunden ist, um einen entsprechenden Gleichspannungspegel zu schaffen. Die Ladung auf dem Kondensator 115 dient jedoch dazu, einen Strom durch den Thyristor 46, den Impulsgenerator l6 und die Drehzahlbezugsschaltung 20 während der Nulldurchgänge der Speisespannung zu erhalten. Eine Zenerdiode 114 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß übermäßig hohe Spannungswerte an dem Kondensator 115 anliegen, wenn der gesteuerte Siliziumgleichrichter 46 nach einer Stromunterbrechung bzw. einem Energieausfall nicht leitend ist. Solange der gesteuerte Siliziumgleichrichter 46 in leitendem Zustand ist, ist die Gleichspannungsversorgungsschaltung sowohl für den Impulsgenerator l6 als auch für die Drehzahlbezugsschaltung vollständig und infolgedessen in betriebsbereitem Zustand. Mit Hilfe der Zenerdiode II6 wird ferner die Zwischenbasisepannung des Unijunction-Transistors 94 auf einem entsprechenden Wert gehalten.

Die Arbeitsweise des Impulsgenerators ist bezüglich der Wechselstromquelle 10 mittels eines Steuerabschnittes I6A synchronisiert, welcher einen Transistor II6 aufweist, welcher periodisch durch die Basisansteuerung leitend gesteuert wird, die von den Brückengleichrichter 28 aus mit Hilfe bzw. über Widerstände II8, 120 und 122 zugeführt wird, welche mit den Schaltungsverbindun-

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gen 38 bzw. 4O verbunden sind. Während des Größtenteils der Wechselstromperiode der Stromquelle 10 ist der Transistor 117 in Sättigung gesteuert, aber am Ende der Periode durchläuft die Basisansteuerung einen Nullpegel bzw. die Nullinie und der Transistor 117 hört auf leitend zu sein, wodurch die Zwischenbasisspannung von dem Unij unction-Transistor 92 weggenommen wird, Aufgrund dieses Wegfalls der Zwischenbasisspannung entlädt sich der Kondensator 100 auf einen gleichbleibenden Pegel für den Beginn der nachfolgenden Halbperiode des Wechselstroms.

Den vorstehenden Ausführungen ist somit zu entnehmen, daß der in Leitungen 78 und 82 fließende Ankerstrom mittels der periodischen Ansteuerung der gesteuerten Siliziumgleichrichter Tk und 76 mittels des Impulsgenerators l6 gesteuert wird. Die Fehlervergleichsschaltung l8 spricht über einen Widerstand auf ein Signal von der Drehzahlbezugsschaltung 20 an und vergleicht dieses Signal mit einem Signal, das eine_rMotorankerspannung entspricht, die über einen Motoirückkopplungswiderstand rückgekoppelt wird. Die eine positive Spannung führende Leitung 71 schafft einen gemeinsamen Bezugspegel. Das die geforderte Motordrehzahlanzeigende Bezugspotential wird an die Basis eines Transistors 98 angelegt, der in leitenden Zustand gesteuert wird, was zu einem höheren Ladestrom führt, der über die Leitung 96 und den Widerstand 102 über den Kondensator 100 entnommen wird. Durch den höheren Ladestrom wird der Auslösezeitpunkt des Impulsgenerators l6 verschoben bzw. weitergeschaltet, wodurch die Spannung zunimmt, die an dem Motoranker 80 angelegt wird.

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Das über den Widerstand 22 rückgekoppelte Spannungssignal am Motoranker führt zu einem Spannungsabfall an Widerständen 126 und 128, die mit dem Emitter des Transistors 98 verbunden sind. Dies Potential in der Emitterschaltung 10 neigt dazu, die Basis bezüglich der Emitteransteuerung herabzusetzen, wodurch die Stromführung des Transistors 98 herabgesetzt und dadurch ein Gleichgewicht zwischen einer vorgegebenen Drehzahlbezugsspannung und einer bestimmten Motorankerspannung hergestellt wird. Der Kondensator I30 bewirkt ein Neutralisieren der Wirkungen einer Kückkopplungswelligkeit und wirkt mit dem Widerstand 124 zusammen, um einen weichen, zeitlich festgelegten und entsprechend bemessenen Anstieg beim Anlaufen zu schaffen.

Die Drehzahlbezugsschaltung 20 weist ein Drehzahlwählpotentiometer I32 auf, welches in Reihe zwischen veränderliche Widerstände 134 und I36 geschaltet sind, welche vorgesehen sind, um die maximalen und minimalen Drehzahlgrenzwerte festzulegen. Der Widerstand 13^ ist mit einer IR- bzw. Ohmschen Kompensationsschaltung 21, welche auf die Spannung anspricht, die an einem eine Belastung fühlenden Widerstand 137 anliegt, und insbesondere durch eine Diode lAO mit dem Potentiometer I38 verbunden. Die Spannung, die an die Reihenschaltung aus den Widerständen I32 bis I36 angelegt ist, wird ferner durch eine Zenerdiode 142 reguliert, die mit dem Potentiometer Ikk verbunden ist, das ebenfalls mit dem die Belastung fühlenden Widerstand 137 verbunden ist.

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Eine Strombegrenzerschaltung 23 ist ebenfalls dargestellt und weist einen Transistor I50 und die ihm zugeordneten Bauelemente auf. Diese Schaltung ist von dem gemeinsamen positiven (+) Potentialanschluß über die Leitung 51 an einer Verbindung mit dem Spannungsvergleicher 18 verbunden. Der Emitter des Transistors 150 ist mit der positiven Versorgungsleitung 71 verbunden. Wenn der Transistor I50 nicht leitend ist, hat die Schaltung keine Wirkung auf die Arbeitsweise. Sollte jedoch der Ankerstrom über einen vorbestimmten sicheren Schwellenwert hinaus ansteigen, dann wird der Transistor I50 leitend, wodurch ein Signal an die Fehlervergleichsschaltung 18 angelegt wird, welche dann ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt, um diese Wirkung auszugleichen.

Wie eingangs ausgeführt, stellt die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eine Reihenschaltung des Gleichspannungsversorgungsotentials zwischen dem Impulsgenerator l6 und der Drehzahlbezugsschaltung 20 dar. Wichtig hierbei ist jedoch, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter 46 in der Reihenschaltung vorhanden ist, welcher leitend bleibt und auf diese Weise für eine Stromversorgung einen ständigen Gleichetromweg schafft, solange der Wechselstrom von der Quelle 10 aus dem Brückengleichrichter 28 zugeführt wird» sollte es jedoch aus irgendeinem Grund zu einem Ausfall, d.h. zu einer Unterbrechung der Wechselstromversorgung kommen, dann wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter kb nicht leitend und bleibt nicht leitend, wodurch eine offene Schaltung in dem Gleichstromversorgungsweg geschaffen ist, bis der Schalter 2k wieder in die

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Stellung "Stillsetzen" gebracht wird, wenn der Ausfall bzw. die Unterbrechung der Quelle 10 abgestellt worden ist. Daraufhin wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter 46 wieder leitend und wird mittels des Kondensators 5b für ein kurzes Zeitintervall leitend gehalten, worauf der Schalter 2k in die Schaltstellung"Laufen" gebracht werden kann, wodurch wieder Wechselstrom an dem Brückengleichrichter 28 angelegt und auf diese Weise der Betriebszustand wieder hergestellt wird.

In den Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, die jedoch in keiner Weise irgendeine Einschränkung darstellt, da auch im Rahmen der Erfindung weitere Schaltungsabwandlungen vorgenommen werden können. Zwei derartige Abwandlungen sind beispielsweise in den Fig. 3 und k dargestellt. In dem Blockschaltbild der Fig.3 ist gezeigt, daß erforderlichenfalls der Brückengleichrichter 28 gesonderte Gleichspannungspotentiale an der Drehzahlbezugsschaltung und dem Impulsgenerator schaffen kann, wobei der Schaltungsunterbrecher 26 in die Gleichspannungsleitung für den Impulsgenerator l6 unabhängig von der Gleichspannungsversorgung für die Drehzahlbezugsschaltung 20 geschaltet ist.

In Fig.k ist eine weitere Anordnung dargestellt, in welcher von dem Brückengleichrichter aus unabhängig das Gleichspannungapo±ential der Drehzahlbezugeschaltung und dem Impulsgenerator l6 zugeführt wird. Jedoch ist die Unterbrecherschaltung 26 ait dem gesteuerten Siliziumgleichrichter in der Gleichspannungsversorgung für die Drehzahlbezugsspannung 20 angeordnet, die unabhängig von dem Gleichspannungspotential

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ist, das an den Impulsgenerator l6 angelegt wird. Obwohl nicht dargestellt, könnte die in Fig.2 dargestellte Unterbrecherschaltung 26 mit dem gesteuerten Siliziumgleichrichter auch in der Leitung $b der Fig. 2 zwischen dem Widerstand 102 und dem Transistor 98 angeordnet sein.

In Fig.5 ist eine weitere Ausführungsform der in Fig.2 wiedergegebenen Unterbrecherschaltung 26 dargestellt. Eine optisch angekoppelte Einrichtung 49 mit einer lichtemittierenden Diode 47 ist vorgesehen, um einen lichtempfindlichen, gesteuerten Siliziumgleichrichter 46· anzusteuern. Die Diode 47 wird erregt, wenn die Schalterkontakte 34 und 36/ über welche der Brückengleichrichter 28 und die Phasensteuerschaltung 14 versorgt werden, offen sind, d.h. sich in der Schaltstellung "Stoppen bzw. Anhalten" befindet. Es werden dann Kontakte 42 und 44 des Schalters 24 verwendet. Der Kondensator 57 und der Widerstand 59 arbeiten auf dieselbe Weise wie die entsprechenden Teile in Fig.2, nämlich der Kondensator 56 und der Widerstand 48, außer daß sie statt der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 46 die lichtemittierende Diode 47 speisen. Wenn sich der Schalter in der Schaltstellung "Stillsetzen bzw. Abschalten", wie dargestellt, befindet, wird der Kondensator 57 von der Quelle 10 aus über eine Diode 53, einen Widerstand 55» den Brückengleichrichter und die phasengesteuerte Schaltung, die mit den Leitungen 35 und 37 verbunden ist, und über den Widerstand 51

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geladen. Die Widerstandswerte der Widerstände 51» 55 und sind entsprechend gewählt, um den Strom durchgehend auf einem Wert von einigen Milliampere zu halten, der von der lichtemittierenden Diode ky benötigt wird, ohne die Brückenschaltung nennenswert zu erregen, welche viel höhere Stromwerte erfordert. Wenn sich der Schalter in der Schaltstellung "Laufen" befindet, ist der Ladeweg für den Kondensator 57 durch die Schaltkontakte 32 und 3° wirksam kurzgeschlossen.

Wie dargestellt und beschrieben worden ist, ist ein Schaltungsunterbrecher in dem Steuerschaltungsteil eines Systems verhältnismäßig niedriger Leistung angeordnet, das eine Energie bzw. einen Strom hat, die bzw. der an einen Verbraucher über einen Energie- bzw. Stromwandler angelegt wird, wobei dann Wechselstrom über eine phasengesteuerte SCR-Schaltung d.h. ehe Schaltung mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter an einen Gleichstrommotor angelegt wird. Eine Erregung und Anschaltung des SchaltungsUnterbrechers wird zuerst durchgeführt, indem er kurzzeitig mit der Energiequelle verbunden wird, welche dann die Steuerschaltung bei dem späteren Ankoppeln der Energiequelle an den Energie- bzw. Stroraumwandler wirksam macht.

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Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

ί 1. ^Elektrische Sicherheitsschaltung, bei welcher Energie von einer Energiequelle aus an einen Verbraucher über eine Energieumwandlungseinrichtung zugeführt wird, deren Arbeitsweise durch Steuersignale gesteuert wird, die von einer Steuerschaltung aus angelegt werden, die mit einem Versorgungspotential betrieben wird, das von der Energiequelle erzeugt wird,und wobei die Steuerschaltung Steuersignale erzeugt, wenn sie betriebsbereit ist, gekennzeichnet durch einen Schaltungsunterbrecher (26) mit gesteuerten leitenden und nichtleitenden Betriebszuständen, der an die Steuerschaltung (l6) angekoppelt ist, um die Steuerschaltung betriebsbereit zu machen, wenn er sich in dem leitenden Betriebszustand befindet; und durch eine Schaltanordnung (28), die mit dem Schaltungsunterbrecher (26) verbunden ist und betätigbar ist, um zuerst die Energiequelle (10) mit dem Schaltungsunterbrecher (26) zu verbinden, damit der Schaltungsunterbrecher ( 26) den leitenden Betriebszustand einnimmt, und um dann die Energiequelle (10) von dem Schaltungsunterbrecher (26) zu trennen und die Energiequelle (1O) an die Energieumwandlungseinrichtung ilk) anzulegen, wobei der Schaltungsunterbrecher (26) den nichtleitenden Betriebszustand im Falle eines Energieausfalls von der Energiequelle (10) her

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ORIGINAL INSPECTED

einnimmt, um die Steuerschaltung (16) unwirksam zu machen, bis die Schaltungsanordnung (24) die Energiequelle (1O) wieder mit dem Schaltungsunterbrecher (26) verbindet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsunterbrecher (26) eine elektrisch gesteuerte Schalteinrichtung (46) aufweist, die leitend wird, wenn die Energiequelle (10) angekoppelt ist, und daß zusätzlich eine Schaltanordnung (48; 56) mit der elektrisch gesteuerten Schalteinrichtung (46) verbunden ist und betätigbar ist, um die gesteuerte Schalteinrichtung (46) für ein vorbestimmtes Zeitintervall in leitendem Zustand zu halten, worauf dann ein Trennen der Energiequelle (10) folgt.

3. Schaltung nach Anspruch l,und 2, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß der Schaltungsunterbrecher (26) einen Halbleiterschalter (46) aufweist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeic hn e t, daß der Schaltungsunterbrecher (26) ein Thyristor (46) ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (46) einen gesteuerten Siliziumgleichrichter mit einer Anzahl stromführender Anschlüsse und einem Steueranschluß aufweist, und daß die Einrichtung, um den lei-

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tenden Zustand im Anschluß an ein Abschalten der Energiequelle zu halten, eine Widerstands-Kondensator-Entladeschaltung (48, 56) aufweist, die zwischen einen der stromführenden Anschlüsse und den Steueranschluß geschaltet ist, und daß der Kondensator (56) von der Energiequelle (10) aus geladen wird.

6. Schaltung nach den Ansprüchen 4 und 5t dadurch g e kennzeichnet, daß der Thyristor (46) ein Paar Anschlüsse zur Schaffung eines leitenden Zustande aufweist.

7. Schaltung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (46) ein gesteuerter Gleichrichter ist.

8. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyris tor (46) ein gesteuerter Siliziumgleichrichter ist.

9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine Gleichstromquelle (10) aufweist, und daß die Energieumwandlungseinrichtung einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler aufweist.

10. Schaltung nach Anspruch 9« dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstroja-Gleichstrom-Wandler eine mit der Wechselstromquelle (10) verbunden·, phasengesteu-

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erte Schaltung (Ik) mit einem gesteuerten Siliziumgleichrichter aufweist, der periodisch entsprechend den Steuersignalen betätigbar ist, um Energie dem Verbraucher (12) zuzuführen, und daß die Steuereinrichtung einen Impulsgenerator (l6) aufweist, der betätigbar ist, um Steuersignale zu bestimmten Zeitintervallen während jeder Periode der Gleichstromquelle zu erzeugen.

11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsunterbrecher (26) vorgesehen ist, um das Versorgungspotential von der Steuerschaltung (l6) zu entfernen, wenn sie in dem nichtleitenden Betriebszustand ist.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (12) die Ankerschaltung eines Nebenschluß-Gleichstrom-Motors aufweist.

13· Schaltung, bei welcher Energie von einer Energiequelle aus an einen Verbraucher über eine periodisch leitend werdende Energievunwandlungseinrichtung zugeführt wird, deren Arbeitsweise durch Steuersignale gesteuert wird, die an sie von einer Steuerschaltung aus angelegt werden, bei welcher eine mit der Energiequelle verbundene Quelle ein Versorgungspotential schafft, das an die Steuereinrichtung angelegt wird, die durch da· Versorgungspotential betriebsbereit wird, um die Steuersignale

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zu erzeugen, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen elektrisch gesteuerten Schaltungsunterbrecher (26) mit einem Halbleiterschalter (46) mit einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand, der zwischen das Versorgungspotential und die Steuerschaltung (l6) geschaltet ist und de Steuerschaltung (l6) betriebsbereit macht, wenn er in leitendem Zustand ist; und durch eine Schaltungsanordnung, die mit dem Halbleiterschalter (46) verbunden und einen Schalter (24) aufweist, der betätigbar ist, um die Energiequelle an den Halbleiterschalter (46) zeitweilig anzukoppeln, damit der Halbleiterschalter (46) den leitenden Zustand einnimmt, und um danach die Energiequelle (10) an die Energieumwandlungseinrichtung ( i4) anzukoppeln, wobei der Halbleiterschalter (46) bei einem Ausfall des Versorgungspotentials nichtleitend wird, um die Steuerschaltung (16) unwirksam zu machen, bis über den Schalter (24) die Energiequelle (10) vorübergehend an den Schaltungsunterbrecher (26) angelegt wird.

l4. Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter einen Thyristor (46) mit einem Paar stromführender Anschlüsse und einen Steueranschluß aufweist, und daß die Schaltungsanordnung (28), die anen der stromführenden Anschlüsse und den Steueranschluß an den Schalter ankoppelt, mit der Energiequelle verbunden wird.

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15· Schaltung nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine Gleichstromquelle (10) mit periodischen Nulldurchgängen aufweist, und daß die Schaltungsanordnung, die einen der stromführenden Anschlüsse und den Steueranschluß an den Schalter ankoppelt, eine Gleichrichteranordnung (28) aufweist, damit ein gleichgerichteter Strom zu dem Thyristor (46) fließt, um den Thyristor (46) in leitendem Zustand zu verriegeln.

l6. Schaltung nach Anspruch 15« dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensatorschaltung (50) zwischen dem strän führenden Anschluß und dem Steueranschluß vorgesehen ist, um eine Ladung zu speichern,wenn die Energiequelle (10) vorübergehend mit demThyristor (46) verbunden ist, und um danach über den Thyristor den Steuergleichrichter (28) zu entladen, wenn er von der Energiequelle (10) getrennt ist, um die Leitfähigkeit des Thyristors (46) aufrechtzuerhalten, bis die Energiequelle (10) mit der Energieumwandlungseinrichtung verbunden ist.

17· Schaltung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor ein gesteuerter Siliziumgleichrichter mit einer Steuerelektrode, einer Anöde und einer Kathode ist.

lo. Schaltung nach Anspruch I3, dadurch g e k e η η -

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ζ e i c hnet, daß der Schalter einen zweipoligen Schalter (24) mit zwei Schaltstellungen und mit einem Paar beweglicher Kontakte sowie mit zwei Paaren von feststehenden Kontakten (3*Ί 36; 42, 44) aufweist, und daß das Paar beweglicher Kontakte mit der Wechselstromquelle verbunden ist, ein Paar der feststehenden Kontakte (42, 44) mit der Steuerelektrode und entweder der Anode oder der Kathode des gesteuerten Siliziumgleichrichters (46) verbunden ist und da* andere Paar der fest stehenden Kontakte mit der Energieumwandlungseinrichtung (28) verbunden ist.

19· Schaltung nach Anspruch 13· dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (10) periodische Nulldurchgänge aufweist, und daß eine Energiespeiehereinrichtung der Versorungsquelle zugeordnet ist, um einen Strom in der Steuerschaltung während der periodischen Null durchginge der Energiequelle (10) aufrechtzuerhalten.

20. Schaltung nach Anspruch 19« dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichereinrichtung einen Kondensator aufweist,

21. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsunterbrecher (26) einen lichtemittierenden Halbleiter (47) aufweist, der optisch an einen lichtempfindlichen Halbleiterschalter (46·,) angekoppelt

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ist, wobei die lichtemittierende Einrchtung (47) leitend wird, wenn die Energiequelle (10) angeschlossen ist, um den Halbleiterschalter (46¹) in dem leitenden Zustand zu verriegeln, und daß eine Schaltungsanordnung mit der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung (47) verbunden ist und betätigbar ist_/um die Einrichtung für ein vorbestimmtes Zeitintervall im Anschluß an ein Abschalten der Energiequelle (1O) in leitendem Zustand zu halten.

22. Schaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Halbleitereinrichtung eine lichtemittierende Diode (47) i«t.

23. Schaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Halbleiterschalter ein lichtempfindlicher Thyristor (46·) ist.

24. Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Thyristor (46*) ein lichtempfindlicher, gesteuerter Gleichrichter ist.

25· Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Thyristor ein lichtempfindlicher, gesteuerter Siliziumgleichrichter ist.

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