DE2803826A1

DE2803826A1 - Ueberlastschutzschaltung

Info

Publication number: DE2803826A1
Application number: DE19782803826
Authority: DE
Inventors: Michael David Cox; John Noddings
Original assignee: Associated Engineering Ltd
Current assignee: AE PLC
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1978-08-10
Also published as: SE440165B; IT1103610B; DK56478A; SE7801317L; IT7809339A0; ZA78742B; FR2379930B1; US4177492A; FR2379930A1; GB1594121A; CA1087677A; AU3245978A; AU514559B2; BE863780A; NL7801375A

Description

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ASSOCIATED ENGINEERING LIMITED, Leamington Spa, Warwickshire (Großbritannien)

Überlastschutz schaltung

Die Erfindung betrifft eine überlastschutzschaltung zum Schutz einer elektrischen Einrichtung und den dadurch angetriebenen mechanischen Einrichtungen gegen Überlastung. Solche mechanische Einrichtungen können Gestänge sein, die durch eine elektrische Einrichtung, wie einen elektrischen Motor oder einen elektrisch gesteuerten pneumatischen Antrieb, betätigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Schutzschaltung zu schaffen, die es ermöglicht, den elektrischen Strom zu der elektrischen Einrichtung abzuschalten oder zu reduzieren, zumindest für eine kurze Zeitspanne.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein elektrisch empfindliches Leistungsentnahme-Gerät an die elektrische Einrichtung derart angeschlossen ist, daß es auf einen Überlaststrom der Einrichtung anspricht und eine korrespondierende nicht-elektrische Energieleistung erzeugt, auf die ein Umwandler anspricht und ein entsprechendes elektrisches Steuer- bzw. Schaltsignal produziert, und daß eine Schalteinrichtung auf das Steuer- bzw. Schaltsignal anspricht, um den Überlaststrom zu unterbrechen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist eine elektrische Schaltanordnung zum Schutz des elektrischen Motors gegen überlastung vorgesehen, bei der eine Abfühlschaltung in Reihe mit einer Motorspeiseleitung geschaltet ist und eine Serienimpedanz umfaßt und ein elektrisch empfindlicher, Licht abgebender Umwandler die Impedanz überbrückt, um eine Lichtabgabe entsprechend der Spannung über der Impedanz zu erzeugen, wenn ein Überlaststrom für den Motor hindurchfließt,

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bei der ferner ein Licht empfindlicher elektrischer Umwandler vorgesehen ist, um die Lichtabgabe von dem Licht abgebenden Umwandler zu empfangen und ein entsprechendes elektrisches Steuer- bzw. Schaltsignal zu erzeugen, und bei der Steuereinrichtungen auf das Steuer- bzw. Schaltsignal ansprechen, um den Strom zu dem Motor zu unterbrechen.

Eine Überlastschaltanordnung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der einzigen Zeichnung schematisch dargestellten Schaltdiagramms der Anordnung näher erläutert.

Wie die Figur zeigt, ist ein elektrischer Motor 1o, der gegen überlastung geschützt werden soll, an eine Speiseleitungschaltung angeschlossen, die eine Nullspannungsleitung 12, eine erste Plusspannungsleitung 14 und eine zweite Plusspannungsleitung 16 umfaßt, wobei die Spannung der letzteren niedriger als die Spannung der Leitung 14 ist, sie kann beispielsweise die Hälfte der Spannung der Leitung 14 betragen. Eine Motorklemme ist an die Leitung 16 angeschlossen, während die andere Motorklemme über eine Schaltung 18 und eine Leitung 19 an eine Steuereinheit 2o angeschlossen ist, die als ein Schaltkreis ausgelegt ist, der durch ein Steuer- bzw. Schaltsignal von einer Leitung 22 gesteuert wird. Entsprechend dem Wert dieses Steuer- bzw. Schaltsignals , verbindet der Schaltkreis 2o die Leitung 19 entweder mit der Leitung 12 oder mit der Leitung 14, entsprechend der gewünschten Drehrichtung des Motors, und dieser wird dadurch erregt und dreht sich wie gewünscht. Der Schaltkreis 2o verbindet die Leitung 19 mit den Leitungen 12 und 14 über entsprechende Schaltelemente 24 und 26, die normalerweise eingeschaltet sind.

Der Motor 1o kann beispielsweise ein Motor sein, der einen Antrieb betätigt und die überlastung, gegen die er zu schützen ist, kann durch ein Festklemmen des Antriebs verursacht werden.

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Die Schaltung 18 umfaßt einen Reihenwiderstand 27, der einen relativ niedrigen Wert von beispielsweise o,5 Ohm aufweist und zwei Licht emittierende Dioden 28 und 3o, weiterhin durch die Abkürzung LED gekennzeichnet, die parallel mit dem Widerstand 27 geschaltet, jedoch zu einander gegensinnig angeordnet sind. Die Auswirkung hiervon ist, daß LED 28 durch die über den Widerstand 27 entwickelte Spannung erregt wird, und LED 3o nicht erregt ist, wenn der Motor 1o in die eine Richtung läuft, während LED 3o durch die Spannung, die über den Widerstand 27 abfällt, erregt ist und LED 28 nicht erregt ist, wenn der Motor 1o in die entgegengesetzte Richtung läuft.

Die Schaltung 18 bildet einen Teil der Schutzschaltungsanordnung für den Motor 1o, und der übrige Teil dieser Anordnung besteht aus zwei identischen Schaltkreisen 32 und 34, von denen nur der Schaltkreis 32 im Detail gezeigt ist.

Der Schaltkreis 32 wird über die Leitungen 12 und 14 mit Spannung versorgt, und ein Widerstand 35, eine Zener-Diode 36 und ein Kondensator 38 führen eine relativ glatte und stabile Versorgungsspannung über einen Lastwiderstand 41 an einen Phototransistor 4o heran. Der Ausgang des Phototransistors 4o wird über einen Widerstand 42 und über einen Kondensator 43 einem Vergleicher 44 zugeführt, wo sie mit einer Referenzspannung von einem Spannungsteiler verglichen wird, der die Widerstände 45, 46 und 47 umfaßt. Der letztere Widerstand steuert einen Transistor 48, den ein Zeitverzögerungs-Kondensator 49 überbrückt und der seinerseits einen Ausgangsschalttransistor 5o steuert. Der Zustand dieses Transistors 5o steuert den Spannungspegel einer Ausgangsleitung 52A.

Der Schaltkreis 34 ist ähnlich wie der Schaltkreis 32 aufgebaut und weist eine Ausgangsleitung 52B auf.

Die Leitung 52A ist mit dem Schaltelement 24 verbunden, und die Leitung 52B mit dem Schaltelement 26.

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Durch eine geeignete optische Anordnung, die beispielsweise Faseroptiken einschließt, ist der Lichtausgang von LED 28 so angeordnet, um die Übertragung des Phototransistors 4o im Schaltkreis 32 zu steuern, während der Lichtausgang von LED 3o so angeordnet ist, um die Übertragung des Phototransistors 4o im Schaltkreis 34 zu steuern.

Während des Betriebes treibt der Motor in eine bestimmte Richtung entsprechend dem Wert des Signals auf der Leitung 22 an. Entsprechend der Drehrichtung des Motors ist eine der Dioden LED 28, 3o erregt, um Licht zu emittieren. Im Fall, daß keine Motorüberlastung auftritt, reicht die emittierte Lichtintensität nicht aus, um einen signifikanten Unterschied in der übertragung bzw. Leitfähigkeit des jeweiligen Phototransistors 4o im entsprechenden Schaltkreis 32 oder 34 feststellen zu können. Der Phototransistor bleibt daher im wesentlichen nicht-leitend, und unter diesen Bedingungen hält der Vergleicher 44 die Transistoren 48 und 5o gleichfalls im nicht-leitenden Zustand. Da die andere Diode LED unter diesen Bedingungen im wesentlichen kein Licht emittiert, hält auch der andere der beiden Schaltkreise 32 und 34 seine Transistoren 48 und 5o im nicht-leitenden Zustand. Die Leitungen 52A und 52B liegen daher im wesentlichen auf Nullspannung, und die Schalter 24 und 26 sind beide eingeschaltet.

Für den Fall, daß eine Motorüberlastung auftritt, sbeigt beispielsweise die Lichtabgabe der leitenden Diode LED 2ü an und bewirkt, daß der Phobotransistor 4o im Schaltkreis 32 leitend wird. Nach einer Verzögerung, die durch den Kondensator 43 eingeführt wird, um den Schaltkreis gegenüber kurzzeitigen Überlastungen unempfindlich zu machen, wird der resultierende Spannungsabfall durch den Vergleicher 44 festgestellt, der den Transistor 48 einschaltet und darauffolgend den Transistor 5o. Der Spannungswert der Leitung 52A steigt auf einen positiven Wert an, und daher wird das Schaltelement 24 abgeschaltet. Somit ist die Stromversorgung zu dem Motor unterbrochen.

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Die Unterbrechung des Motorstromes läßt die Diode LED 28 abfallen, und der Phototransistor 4o wird daher konsequenterweise seinen hohen Impedanzzustand wieder annehmen und der Vergleicher 44 hält den Transistor 48 nicht-leitend. Der Kondensator 49 stellt sicher, daß der Transistor 5o für eine weitere vorgegebene Zeitverzögerung leitend bleibt und das Resultat hiervon ist, daß das Schaltelement 24 bis zum Ende dieser Zeitverzögerung nicht wieder eingeschaltet wird. Die Längen der durch die Kondensatoren 43 und 49 eingeführten Zeitverzögerungen werden so gewählt, daß sichergestellt ist, daß keine Komponente, die durch den Motor angetrieben wird, durch die überlastung zerstört wird.

Es ist selbstverständlich, daß bei einem Umlaufen des Motors in die entgegengesetzte Richtung, die Diode LED 3o einen uberlastungszustand feststellt und über den Phototransistor 4o und den Vergleicher 44 des Schaltkreises 34 das Schaltelement 26 abschaltet, um den Motorstrom zu unterbrechen.

Es ist ersichtlich, daß der Stromversorgungskreis für den Motor 1o in gewünschter Weise abgewandelt werden kann, je nach dem, wie der Motor eingesetzt wird und daß der gezeigte Schaltkreis nur als eines von mehreren Ausführungsbeispielen anzusehen ist. Falls ein Motor verwendet wird, der nur in eine Richtung läuft, dann ist es selbstverständlich nur erforderlich, eine Kupplungsanordnung vorzusehen.

Die gezeigte Überlastschutzschaltungsanordnung ist nicht auf die Verwendung zum Schutz von elektrischen Motoren gegen überlastung begrenzt, sondern kann auch für den Schutz anderer elektrischer Ausrüstungen gegen Überlastungen eingesetzt werden.

Anstelle der Dioden LED können andere elektrisch erregbare,Licht abgebende Geräte verwendet werden. Ebenso können die Phototransistoren 4o durch andere Licht empfind-

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liehe elektrische Einrichtungen ersetzt werden. Jedoch ist es nicht notwendig für diese Einrichtungen, daß sie Licht abgeben und lichtempfindlich sind, vielmehr können auch solche Einrichtungen verwendet werden, die auf andere Formen von Energie ansprechen, beispielsweise können die Licht abgebenden Einrichtungen durch Einrichtungen ersetzt werden, die Magnetfelder erzeugen und die lichtempfindlichen Einrichtungen durch solche Einrichtungen ersetzt werden, die auf derartige Magnetfelder ansprechen.

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Claims

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Patentansprüche

(1., überlastschutzschaltung zum Schutz einer elektrischen Einrichtung und der dadurch angetriebenen mechanischen Einrichtungen gegen überlastung,

dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch empfindliches Leistungsentnahme-Gerät (28 oder 3o) an die elektrische Einrichtung (1o) derart angeschlossen ist, daß es auf einen Überlaststrom der Einrichtung anspricht und eine korrespondierende nicht-elektrische Energieleistung erzeugt, auf die ein Umwandler (4o) anspricht und ein entsprechendes elektrisches Steuer- bzw. Schaltsignal produziert, und daß eine Schalteinrichtung (24 oder 26) auf das Steuer- bzw. Schaltsignal anspricht, um den Überlaststrom zu unterbrechen.
2. überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch empfindliche Leistungsentnahme-Gerät aus zumindest einem elektrisch empfindlichen Lichtabgabegerät (28 oder 3oj wie einer Licht emittierenden Diode besteht, und daß der Energie empfindliche elektrische Umwandler einen zugehörigen Licht empfindlichen elektrischen Umwandler (4o) wie einen Phototransistor umfaßt, der ein Steuer- bzw. Schaltsignal erzeugt.
3. überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch empfindliche Leistungsentnahme-Gerät zwei elektrisch empfindliche Lichtabgabegeräte (28, 3o) wie Licht emittierende Dioden umfaßt, von denen eine auf den Überlast-

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strom der einen Polarität und die andere auf den Überlaststrom der entgegengesetzten Polarität anspricht, und daß zwei Energie empfindliche elektrische Umwandler (4o) wie Phototransistoren vorgesehen sind/ je einer für jedes elektrisch empfindliche Lichtabgabegerat und von denen jeder ein entsprechendes Steuer- bzw. Schaltsignal erzeugt.
4. Überlastschutzschaltung nach jedem der voranstehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Abfühlschaltung (18) in Reihe mit einer Motorspeiseleitung geschaltet ist und eine Serienimpedanz (27) umfaßt, die von dem oder von jedem der elektrisch empfindlichen Leistungsentnahme-Geräte (28, 3o) überbrückt ist, um eine Energieabgabe entsprechend der über der Impedanz auftretenden Spannung beim Fließen eines Überlaststromes zu erzeugen.

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