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Ansteuerschaltung für ein Schütz zum Wiedereinschalten
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desselben nach einem Unterbruch der Speisespannung Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Schütz zum Wiedereinschalten desselben
nach einem Unterbruch der Speisespannung, mit einer ersten Ueberwachungsschaltung
zum Ueberwachen der Speisespannung für das Schütz und einer zweiten Ueberwachungsschaltung
zum Ueberwachen des Schaltzustandes des Schützes, die beide ausgangsseitig an eine
Steuerschaltun angeschlossen sind, der ein Ausgangskreis zum Erzeugen eines Wiedereinschaltbefehles
für das Schütz nachgeschaltet ist, wobei die Steuerschaltung bei Wiederkehren der
Speisespannung innerhalb einer gegebenen Zeitspanne und bei vor dem Spannungsunterbruch
eingeschaltet gewesenem Schütz ein ein Ansprechen des Ausgangskreises bewirkendes
Steuersignal erzeugt.
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Derartige Ansteuerschaltungen dienen dazu, ein bei einem Unterbruch
der Speisespannung abgefallenes Schütz bei Spannungsrückkehr automatisch wiedereinzuschalten,
falls die Dauer des Spannungsunterbruches kleiner war als eine gegebene Zeitspanne.
Während der spannunc3slosen Pause darf jedoch die Ansteuerschaltung nicht stillgesetzt
werden, sondern muss zur Erfüllung ihrer Aufgabe in Betrieb bleiben.
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Bei bekannten Lösungen wird die Aufrechterhaltung des
Funktionsablaufes
in der Ansteuerschaltung dadurch bewirkt, das bei Ausfall der Speisespannung die
Stromversorgung für alle signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung sichergestellt
wird. Das wird z.B. dadurch erreicht, dass die Speisung des Schützes und der Ansteuerschaltung
von verschiedenen Netzen her erfolgt. Eine weitere Möglichkeit besteht im Vorsehen
von Pufferbatterien, die bei Netzausfall die Stromversorgung für die Ansteuerschaltung
übernehmen.
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Alle diese Lösungen sind jedoch recht aufwendig und daher mit entsprechend
hohen Kosten verbunden.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Sicherstellung der Stromversorgung
einen Speicherkondensator vorzusehen, der hei Spannungsausfall die Speisung der
signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung übernimmt.
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Dieser Speicherkondensator muss entsprechend gross dimensioniert werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung
der eingangs genannten Art zu schaffen, deren einwandfreie Funktionsweise bei Ausfall
der Speisespannung für das Schütz auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt
wird, ohne dass hiezu äussere Hilfsmittel, etwa eine Notstromquelle notwendig sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerschaltung einen bei eingeschaltetein Schütz an die Speisespannung
angelegten, bei Speisespannungsunterbruch von letzterer abtrennbaren und sich über
einen Entladekreis entladenden Kondensator sowie einen an diesen angeschlossenen,
bei Spannungsrückkehr den Ladezustand des Kondensators abtastenden Vergleichskreis
aufweist, der nach Massgabe des abgetasteten Ladezustandes des Kondensators ein
das Ansprechen
des Ausgangskreises bewirkendes Steuersignal erzeugt.
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Bei eingeschaltetem Schütz und intakter Stromversorgung ist der Kondensator
aufgeladen. Bei Ausfall der Speisespannung erfolgt eine Entladung über den Entladekreis.
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Während des Speisespannungsunterbruches wird daher der Funktionsablauf
auch ohne äussere Speisung aufrechterhalten. Bei Rückkehr der Speisespannung wird
der Ladezustand des Kondensators, der von der Dauer des Spannungsunterbruchcs abhängt,
abgetastet. Je nach Ladezustand, d.h. je nach Dauer des Spannungsunterbruches, wird
der Ausgangskreis aktiviert oder nicht, um das Schütz einzuschalten bzw. im ausgeschalteten
Zustand zu belassen.
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Da wie erwähnt die Ansteuerschaltung bei Ausfall der Speisespannung
ohne äussere Stromversorgung auskommt, kann sie ohne weiteres vom gleichen Netz
gespeist werden wie das Schütz.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 : das Schaltbild eines Steuerkreises
für ein Schütz mit einer Ans teuerschaltung, Fig. 2 : das Blockschaltbild, und Fig.
3 : das Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispieles einer Ansteuerschaltung
Fig. 4 : das Blockschaltbild, und Fig. 5a, : das Schaltschema einer zweiten Aus-5b
und 5c führungsform einer Ansteuerschlatung.
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Fig. 1 zeigt das Schaltbild des Steuerreises für ein Schütz mit angeschlossener
Ansteuerschaltung. Zwischen die Speise leitungen 1 und 2 eines Speisenetzes sind
in Serie der Kontakt 3 eines thermischen Ueberstromauslösers, eine AUS-Taste 4,
eine EIN-'laste 5 und die Spule 6 eins Schützes geschaltet. Parallel zur EIN-Taste
5 ist ein Arbeitskontakt 6a des Schützes 6 geschaltet. An die Speiseleitungen 1
und 2 sind die Eingänge A bzw. B einer nur schematisch dargestellten Ansteuerschaltung
7 angeschlossen. Von dieser Ansteuerschaltung 7 ist nur ein Umschaltkontakt k gezeigt,
der über die Ausgänge C und E parallel zur EIN-Taste 5 geschaltet ist. Die Speisespannung
UN kann eine Gleich-oder Wechselspannung sein. Für die folgenden Ausführungen wird
jedoch angenommen, dass die Speisespannung UN eine Wechselspannung sei.
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Die Funktionsweise der Schaltung cemäss Fig. 1 ist wie folgt: Beim
Betätigen der EIN-Taste 5 wird das Schütz 6 eingeschaltet und hält sich über den
Arbeitskontakt 6a selbst.
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Durch Betätigen der AUS-Taste 4 bzw. durch Oeffnen des Kontaktes 3
erfolgt auf bekannte Wcise ein Abschalten des Schützes 6. Fällt nun bei cingeschaltetem
Schütz 6 die Netzspannung UN aus, so fällt das Schütz 6 sofort ab. Der Ausfall der
Speisespannung wird auf noch zu beschreibende Weis von der Ansteuerschaltung 7 festgestellt.
Ueber die Eingänge E und B erhalt die Ansteuerschaltung 7 die Information über der.
Schaltzustand des Schützes G vor Ausfall der Speisespannung. Bei eingeschaltetem
Schütz und intakter Stromversorgung tritt zwischen den Anschlüssen E und B die Spannung
US2 auf.
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Bei Wiederkehr der Speisespannung UN wird dann ein Umschalten des
Kontaktes k und somit ein Wiedereinschalten des Schützes 6 bewirkt, wenn die Dauer
des SpannunC;sunter-
bruches eine festgelegte Zeitspanne nicht
überschritten hat. Andernfalls verbleibt der Kontakt k in der in Fig. 1 gezeigten
Stellung, so dass eili Wiedereinschalten des Schützes 6 über die EiN-Taste 5 erfolgen
muss. In der Fig. 1 ist weiter die Steuerspannung Usl dargestellt, die immer dann
zwischen den Anschlüssen C und B der Ansteuerschaltung 7 herrscht, wenn uie AUS-Taste
4 und der Kontakt 3 geschlossen sind. Die Bedeutung dieser Steuerspannung Usl wird
anhand des Ausführungsbeispieles gemäss den Fig. 4 und 5 noch näher erläutert werden.
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Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
einer Ansteuerschaltung 7. Diese weist eine erste Ueberwachungsschaltung 8 zum Ueberwachen
der Speisespannung UN und eine zweite Ueberwachungsschaltung 9 zum Ueberwachen des
Schalt zustandes des Schützes 6 auf. Diese beiden Ueberwachungsschaltungen 8 und
9 sind ausgangsseitig an eine Steuerschaltung 10 angeschlossen, der ein Ausgangskreis
11 nachgeschaltet ist. Die Ueberwachungsschaltung 8 ist eingangsseitig an die Speisespannung
UN angelegt und erzeugt ein Ausgangssignal, das für das Vorhandensein bzw. Fehlen
der Speisespannung UN kennzeichnend ist. An den Eingang der andern Ueberwachungss.chaltung
9 wird die Steuerspannung U52 angelegt.
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Das von der Ueberwachungsschaltung 9 erzeugte Ausgang signal ist kennzeichnend
für den EiN-Zustand bzw. AUf:>'-Zustand des Schützes 6. Die Steuerschaltung 10
erzeugt bei einem Ausfall der Speisespannung UN an seinem Ausgang dann ein S Steuersignal,
wenn die Speisespannun$i innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer wieder zurückkehrt.
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Das von der Steuerschaltung 10 erzeugte Steuersignal bewirkt ein Ansprechen
des Ausgangskreises 11, der seinerseits einen Wiedereinschaltbefehl für das Schütz
6 abgibt, d.h. ein Betätigen des Kontaktes k (Fig. 1) zur Folge hat.
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In Fig. 3 ist das Schaltschema dieser ersten Ausführungsform der Ansteuerschaltung
dargestellt. An die beiden Anschlüsse A und B der Ansteuerschaltung 7 ist ein Transformator
12 angeschlossen, dem ein Brückengleichrichter 13 nachgeschaltet ist. An den Pluspol
dieses Brückengleichrichters ist die Speiseleitung 14 und an den Minuspol die Speiseleitung
15 angeschlossen. Ueber diese Speiseleitungen 14 und 15 erfolgt die Stromversorgung
der signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung 7. Die Speiseeinheit weist
ferner eine Entkopplungsdiode D1, einen Glättungskondensator C1 sowie einen Widerstand
R1 und eine Zenerdiode ZD1 auf, die zur Spannungsstabilisierung dient. Die Anode
dieser Zenerdiode ZD1 ist mit der Basis eines Transistors T1 verbunden, der Teil
der Ueberwachungsschaltung 8 bildet.
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Im folgenden werden nun die weitern zu dieser Ueberwachungsschaltung
8 gehörenden Schaltelemente erwähnt.
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Ein Teil eines Hilfszeitkreises bildender Kondensator C2 ist über
eine Entkoppelungsdiode D2 zwischen die Speiseleitungen l4 und 15 geschaltet. Dieser
Kondensator D2 ist über Widerstände R2 und R3 mit dem Gate eines Feldeffekttransistors
FT1 verbunden. Dieser Feldeffekttransistor FT1 ist über eine Zenerdiode ZD2 an das
Gate eines weitern Feldeffekttransistors FT2 angeschlossen. FT2, der noch zur Ueberwachungsschaltung
8 gehört, ist mit zwei weitern Feldeffekttransistoren FT3 und FT4, die Teil der
Steuerschaltung 10 bilden, in Serie geschaltet. Die Uebrwachungsschaltung 8 weist
noch einen Zeitkreis auf, der durch die Serieschaltung eines Kondensators C3 uncl
eines Widerstandes Rl gebildet ist. Dieser Zeitkreis ist mit der Kollektor-Emitterstrecke
des Transistors Tl in Serie geschaltet.
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Diese Ueberwachungsschaltung 8 arbeitet wie folgt: Sobald an die Klenrnen
A und B die Speisespannung UN an-
gelegt wird, wird der Glättungskondensator
C1 aufgeladen.
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Wird der Referenzwert der Zenerdiode ZDl erreicht, wird der Transistor
T1 in den leitenden Zustand versetzt, was ein Anlegen des Zeitkreises C3, R4 an
die Zuleitungen 14, 15 zur Folge hat. Der Kondensator C3 wird nun über den Widerstand
R4 aufgeladen. Falls der Kondensator C3 auf eine Spannung aufgeladen ist, die grösser
ist als der Referenzwert der Zenerdiode ZD2 plus die Schwellspannung des Feldeffekt
-Transistors FT2, wird der Feldeffekttransistor FT2 leitend. Bei Rückkehr der Speisespannung
UN nach einem Speisespannungsunterbruch hat demnach der Zeitkreis C3, R4 ein zeitlich
verzögertes Einschalten des Feldeffekttransistors FT2 zur Folge. Dieses verzögerte
Einschalten von FT2 ist nötig, um auf noch zu beschreibende Weise ein richtiges
Funktioniercn der Ueberwachungsschaltung 10 zu gewährleisten. Bei Ausfall der Netzspannung
UN wird der Kondensator C2 von Bedeutung.
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Sobald die Speisespannung UN verschwindet, entlädt sich dieser Kondensator
C2 sehr schnell über die Widerstände R2 und Durch dieses Entladen von C2 wird der
Feldeffekttransistor FT1 leitend, was ein Sperren des Feldeffekttransistors FT2
zur Folge hat. Mit dem Sperren von FT2 wird, wie das noch zu erläutern sein wird,
die Speisung des Kondensators der Ueberwachungsschaltung 10 sofort unterbrochen.
Das Entladen des Kondensators C2 erfolgt schneller als das Abklingen der Speisespannung
UNI SO dass die Speisung der Schaltung während dem Entladen von C2 aufrechterhalten
bleibt.
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Die an die Klemmen E und B der Ansteuerschaltung 7 angeschlossene
zweite Ueberwachungsschaltung 9 weist eine Diode D3 zum Gleichrichten der Steuerspannung
U52 auf.
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Die beiden Widerstände R5 und R6 dienen zum Begrenzen des Eingangsstromes.
Eine Zenerdiode ZD3 dient zum Begrenzen der Eingangsspannung für die nachfolgenden
Schaltungselemente. Der Zenerdiode ZD3 kann eine Ent-
koppelungsdiode
D4 nachgeschaltet sein,die dazu dient,die Aufladezeitkonstante und die Entlndezeitkonstante
eines als Zwischenspeicher dienenden Kondensators C4 unterschiedlich wählen zu können.
Ueber einen Widerstand R7 ist dieser Kondensator C4 mit der Basis eines Transistors
T2 verbunden, dessen Kollektor mit dem Gate der Feldeffekttransistoren FT3 und FT4
der Steuerschaltung 10 verbunden ist. Der Transistor T2 bildet somit das Ausgangsglied
der Ueberwachungsschaltung 9. Liegt die Spule 6 des Schützes an Spannung, dann erscheint
wie bereits erwähnt an den Klemmen E, B die Steuerspannung Us2. Der Kondensator
C4 wird nun relativ rasch aufgeladen, wobei die Aufladezeitkonstante durch die Widerstände
R5, R6 und C4 gegeben ist. Hat der Kondensator C4 einen Ladezustand erreicht, der
über den Widerstand R7 das Fliessen eines genügend grössen Basisstromes erlaubt,
so wird der Transistor T2 leitend und giht somit an die Steuerschaltung 10 die Information
Schütz ein" ab. Wird die Spule des Schützes 6 spannungslos, so entlädt sich der
Kondensator C4 über den Widerstand R7 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors
T2 mit einer Entladezeitkonstanten, die grösser ist als die Aufladezeitkonstante
und auf die Zeitabläufe in den übrigen Schaltungsteilen der Ansteuerschaltung 7
abgestimmt ist.
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Die Steuerschaltung 10 weist wie bereits erwallnt zwei über eine Diode
D5 in Serie geschaltete Feldeffekttransistoren FT3 und FT4 auf, die vom Transistor
T2 der Ueberwachungsschaltung 9 gesteuert werden. Zwischen diese beiden Feldeffekttransistoren
FT3 und FT4 ist über einen Widerstand R8 ein Kondensator C5 angeschlossen, der weiter
zenit der Zuleitung 15 verbunden ist. Dieser Kondensator C5 ist in einen Entladekreis
geschaltet, der weiter eine Serieschaltung eines Potentiometers R9,eines Widerstandes
Rl0 und einer Diode D6 aufweist. Ueber die verhältnismässig niedrige Impedanz der
spannungslosen
Schaltung ist dieser Entladekreis geschlossen. Zur
Abtastung des Ladezustandes des Kondensators C5 ist ein Spannungskomparator 16 vorhanden,
der durch einen hochohmigen Operationsverstärker gebildet ist. Der Kondensator C5
ì~c über die Widerstände R9 und R10 mit dem Eingang 3 des Komparators 16 verbunden.
Der Eingang 2 des Komparators 16 ist mit dem Abgriff eines einstellbaren Widerstandes
R12 verbunden, der mit weitern Widerständen R11 und R13 in Serie geschaltet ist.
Diese Widerstände Rll, R12 und R13 bilden einen Spannungsteiler, durch den die am
Eingang 2 anliegende Referenzspannung bestimmt wird. Der als Spannungskomparator
16 dienende Operationsverstärker ist so hochohmig, dass er während der spannungslosen
Phase bei einem Netzausfall keine Belastung des Entladekreises darstellt und über
das Potentiometer R9 ohne Verfälschung die Spannung am Kondensator C5 messen kann.
Der Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 ist über eine Zenerdiode ZD4 und einen
Widerstand R14 mit der Basis eines Transistors T3 verbunden, der Teil des Ausgangskreises
11 bildet. In Serie mit der Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors T3 ist ein
Relais A mit einem Umschaltkontakt k sowie ein weiterer Transistor T4 und eine Diode
D7 geschaltet. Der Transistor T4 dient als Serieregler zur Begrenzung der Spannung
am Relais K.
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Die Funktionsweise der Steuerschaltung 10 und des Ausgangskreises
11 ist wie folgt: Das Auf- un Entladen des Kondjnsators C5 wird durch die beiden
Feldeffekttrans.istoren FT3 und FT4 gesteuert Wie bereits erwähnt erfolgt das Ein-
und Ausschalten von FT3 und FT4 vom Transistor T2 der Ueberwachungsschaltung 9 her.
Ist das Schütz 6 eingeschaltet, so leitet wie bereits beschrieben der Transistor
T2. Das bewirkt, dass der obere Feldeffekttransistor FT3 leitet, während der
untere
Feldeffekttransistor FT4 gesperrt ist. Da wie erwähnt der Feldeffekttransistor FT2
der Ueberwachungsschaltung 8 ebenfalls leitet, wird der Kondensator C5 über den
Widerstand R8 aufgeladen. Bei eingeschaltetem Schütz 6 befindet sich somit der Kondensator
C5 im geladenen Zustand. Wird nun das Schütz 6 bewusst abgeschaltet, z.B. durch
Betätigen der AUS-Taste 4 oder Oeffnen des Kontaktes 3, so verschwindet die Steuerspannung
U52 an den Eingängen E und B, was nach Ablauf einer kurzen Verzögerungszeit bewirkt,
dass der Transistor T2 sperrt. Das hat wiederum ein Sperren des Feldeffekttransistors
FT3 und ein Einschalten des Feldeffekttransistors FT4 der Steuerschaltung 10 zur
Folge. Der Kondensator C5 entlädt sich über den Widerstand R8. Bei dieser normalen
Abschaltung greift die Ansteuerschaltung 7 demnach nicht in den Funktionsablauf
ein.
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Fällt nun die Speisespannung UN aus, so erfolgt auf die bereits beschriebene
Weise ein sofortiges Sperren des Feldeffekttransistors FT2. Das hat ein sofortiges
Abtrennen des Kondensators C5 von seiner Speisung zur Folge.
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Ein Entladen des Kondensators C5 über den Feldeffekttransistor brT3
wird durch die Diode D5 vermieden. Der Kondensator C5 entlädt sich nun über das
Potentiometer R9, den Widerstand R10, die Diode D6 und die vergleichsweise niedrige
Impedanz der spannungslosen Schaltung.
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Kehrt: nun die Netzspannung UN wieder, so ist es wesentlich, dass
der Kondensator eS während einer gewissen Periode von der Speisung abgetrennt bleibt,
damit sein Ladezustand abgetastet werden kann. Das wird wie bereits beschrieben
durch das verzögerte Wiedereinschalten des FeldeEfekttransistors FT2 bewirkt. Nach
Rückkehr der Speisespannung UN wird der Ladezustand des Kondensators es, d.h. dessen
Spannung, durch den Spannungskomparator
16 abgetastet. Liegt nun
die Spannung am Kondensator C5 beim Wiederkehren der Spannung über dem am Eingang
2 des Komparators 16 anliegenden Referenzwert, so erscheint am Ausgang 6 des Komparators
16 ein Ausgangssignal, das ein Einschalten des Transistors T3 des Ausgangskreises
11 bewirkt. Das hat ein Einschalten des Relais K zur Folge, wodurch er Kontakt k
umgeschaltet wird und die Anschlüsse C und E miteinander verbindet. Dadurch wird
das Schütz 6 wieder eingeschaltet und an den Eingängen E und B die Steuerspannung
U52 angelegt, die den Feldeffekttransistor FT3 leitend steuert, so dass der Kodensator
C5 nach Oeffnen des Feldeffekttransistors FT2 sofort wieder aufgeladen wird (Rückkopplung).
Ist jedoch die Spannung niedriger als der Referenzwert, so erscheint am Ausgang
des Komparators 16 kein Ausgangssignal, womit ein Ansprechen des Relais K und ein
Wiedereinschalten des Schützes 6 unterbleibt.
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Mit dem Potentiometer R9 kann die Entladezeitkonstante des Kondensators
C5 verändert werden, was es ermöglicht, die Zeitspanne einstellen zu können, innert
welcher ein Wiederkehren der ausgefallenen Netzspannung UN zu einem Wiedereinschalten
des Schützes 6 führt.
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Bei der beschriebenen Ansteuerschaltung wird demnach das Schütz 6
automatisch wiedereingeschaltet, falls der Netzspannungsunterbruch kürzer ist als
die durch die Steuerschaltung 10 festgelegte Zeitdauer. Ist mehr als ein Schütz
an dasselbe Speisenetz geschaltet, so wird häufig verlangt, dass beim Wiederkehren
der Speisespannung nach einem Spannungsunterbruch die einzelnen Schütze gestaffelt
eingeschaltet werden, um die Netzbelastung beim Wiederkehren der Speisespannung
möglichst gering zu halten. Das trifft vor allem bei Motorschützen zu, die Antriebsmotoren
ans Netz schalten. Eine derartige Ansteuerschaltung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
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Wie das Blockschema gemäss Fig. 4 zeigt, weist eine solche
Ansteuerschaltung
gleich wie die in Fig. 2 gezeigte Lösung zwei Ueberwachungsschaltungen 8 und 9,
eine Steuerschaltung 10 sowie einen Ausgangskreis 11 auf. Im Gegensatz zur Ausführungsform
gemäss Fig. 2 ist bei der in Fig. 4 gezeigten Variante zwischen Steuerschaltung
10 und Ausgangskreis 11 ein Zeitver':ögerungskreis 17 geschaltet, der ausser dem
Ausgangssignal der Steuerschaltung 10 noch das Aussgangssignal der Ueberwachungsschaltung
9 und dasjenige einer weitern Ueberwachungsschaltung 18 empfängt, welche auf das
bei intakter Speisung erfolgende Ein- bzw. Ausschalten des Schützes anspricht. Der
Ausgangsskreis 11 ist ausser mit dem Zeitverzögerungskreis 17 noch mit einen Einschaltkreis
19 für Schnellwiedereinschaltung verbunden.
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Wie bereits anhand der Fig. 2 beschrieben, erzeugt die Steuerschaltung
10 dann ein Ausgangssignal, wenn nach einem Unterbruch der Speisespannung diese
innerhalb einer gegebenen Zeitspanne wiederkehrt und vor diesem Spannungsunterbruch
das Schütz 6 (Fig. 1) eingeschaltet war. Dieses Steuersignal der Steuerschaltung
10 stösst den Zeitverzögerungskreis 17 an, der nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer
ein Ausgangssignal erzeugt, welches ein Ansprechen des Ausgangskreises 11 und somit
ein Wiedereinschalten des Schützes 6 zur Folge hat. Dauert der Untcrbruch der Speisespannung
UN nur eine sehr kurze Zeit, die wesentlich kürzer ist als die durch die Steuerschaltung
10 gegebene Zeitdauer, so bewirkt der Einschalt kreis 19 ein sojor tiges Ans rechen
des Ausgangskreises 11 und somit ein sofortiges Wiedereinschalten des Schützes 6.
Das Ansprechen des Einschaltkreises 19 hat keinen linfluss auf den Funktionsablauf
in der Steuerschaltung 10 und im Zeitverzögerungskreis 17. An die Ueberwachungsschaltung
18 wird die Steuerspannung US1 (Fig. 1) angelegt, die immer dann vorhanden ist,
wenn kein AUS-Befehl für das Schütz 6 vorliegt, d.h. wenn die AUS-Taste 4 und
auch
der KontakL 3 des thermischen Ueberstromauslösers geschlossen sind. Wird nun nach
Rückkehr der Speisespannung UN und bevor das Schütz 6 über den Zeitverzögerungskreis
17 wieder eingeschaltet wird, durch Oeffnen der AUS-Taste 4 bzw. des Kontaktes 3
ein Abschaltbefehl erteilt, so verschwindet die Steuerspannung U51 und die Ueberwachungsschaltung
18 erzeugt ein Zurückstellen des Zeitverzöcrungskrcises 17, wodurch ein Wiedereinschalten
des Schützes verhindert wird.
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Anhand der Fig. 5 wird nun der genauere Aufbau dieser Ansteuerschaltung
beschrieben. Diese Fig. 5 setzt sich aus den Teilfiguren 5a, 5b und 5c zusammen,
die nebeneinandergereiht das vollständige Schaltschema ergeben.
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In Fig. 5a sind die Ueberwachungsschaltungen 8 und 9 sowie die Steuersciialtung
10 dargestellt. Diese Schaltungsteile entsprechen in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkunysweise
den Ueberwachungsschaltungen 8 und 9 bzw. der Steuerschaltung 10 gemäss Fig. 3.
Sich entsprechende Schaltungselemente sind daher in den Fig. , 3 und 5a mit denselben
Bezugszeichen versehen. Für die genauere 33eschreibung des in der Fig. 5a dargestellten
Teils der Ansteuerschaltung wird demzufolge auf die vorstehenden Erläuterungen zur
Fig. 3 verwiesen. Zusammenfassend wird nur nochmals darauf hingewissen, dass am
Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 dann ein Ausgangssignal erscheint, wenn nach
einem Unterbruch der Speisespannung UN diese innerhalb einer durch die Steuerschaltung
10 festgelegten Zeitspanne wiederkehrt und vor dem Speisespannungsunterbruch das
Schütz 6 eingeschaltet war, d.h. die Steuerspannung US2 vorhanden war. Der Transistor
T2 der Ueberwachungsschaltung 9 befindet sich dann im leitenden Zustand, wenn an
den Klemmen E und B die Steuerspannung US2 anliegt, d.h. wenn das Schütz 6 eingeschaltet
ist.
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Wie aus Fig. Sb hervorgeht, die den an die Fig. 5a anschliessenden
Schaltungsteil zeigt. ist der Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 über einen Widerstand
R15 mit der Basis eines Transistors T5 verbunden. Durch ein am Ausgang 6 des Spannungskomparators
16 erscheinendes Ausgangssignal wird der Transistor T5 in den leitenden Zustand
versetzt, wodurch ein mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors T5 angeschlossener
weiterer Transistor T6 eingeschaltet wird. Durch das Einschalten dieses Transistors
T6, der mit seinem Emitter an die Speiseleitung 14 (Leitung b) angeschlossen ist,
wird der Zeitkreis des Zeitverzögerungskreises 17 an Spamlunc3 gelegt. Dieser Zeitkreis
weist einen Timer 20 bekannter Bauart auf. An den Eingang 6, 7 dieses Timers 20
ist ein eine Serieschaltung eines Potentiometers R16 und eines Kondensators C6 aufweisendes
Zeitglied geschaltet. An die Klemme 4 des Timers 20 ist ein Transistor T7 angeschlossen,
der auf noch zu beschreibende Weise durch das Ausgangssignal der Ueberwachungsschaltung
18 gesteuert wird und zum Zurückstellen des Timers 20 beim Auftreten eines AUS-Befehls
für das Schütz 6 dient. Die an den Anscluss 2 des Timers 20 angeschlossenen Schaltungselemente,
d.h. eine Zenerdiode ZD5 und ein Widerstand Rl7, dienen zum Einstellen eines definierten
Anfangs zustandes für den Timer 20. An den Anschluss 5 des Timers 20 ist ein Eichkreis
angeschlossen, der durch einen einstellbaren Widerstand R18 und einen Kondensator
C7 gebildet wird. Der Ausgang 3 des Timers 20 ist mit dem Eingang 1 eines NOR-Gatters
22 verbunden, das mit weitern NOR-Gattern 23, 24 uiid 25 zu einem C-MCS-Logikbaustein
21 zusammcngefasst ist. Der Eingang 2 des NOR-Gatters 22 ist mit dem Kollektor eines
Transistors T8 verbunden.
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Dieser Transistor T8 wird leitend7 sobald der Transistor T6 eingeschaltet
und damit der Timer 20 an Spannung gelegt wird. Bei leitendem Transistor T8 ist
der Spannungspegel am Eingang 2 des NOR-Gattors 22 tief (Wcrt 0). Bei
gesperrtem
Transistor T6, d.h. bei von der Speisung bgetrenntem Timer 20, ist auch der Transistor
T8 ausyeschaltet. In diesem Fall ist der Eingang des NOR-Gatters 22 über den Widerstand
R19 an die Zuleitung b angelegt. An diesem Eingang 2 steht somit der Signalzustand
1 an. Dieser Transistor T8 dient demnach dazu, beim Wiederkehren der Speisespannung
UN während der Auswertezeit der Steuerschaltung 10, d.h. bis zum Zeitpunkt, in dem
am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 ein Ausgangssignal erscheint, am Eingang
2 des NOR-Gatters 22 den Signalzustand 1 zu erzeugen, da während dieser Auswertezeit
der Signalzustand am Eingang 1 des NOR-Gatters 22 undefiniert ist. Der Ausgang des
NOR-Gatters 22 ist. mit dem einen Eingang 8 eines weitern NOR-Gatters 24 verbunden,
dessen anderer Eingang 9 an den Ausgang 4 des NOR-Gatters 23 angeschlossen ist.
Die Eingänge 5 und 6 dieses NOR-Gatters 23 sind mit dem Kollektor des Transistors
T2 der Ueberwachungsschaltung 9 (Fig. 5a) verbunden. Ist bei ausgeschaltetem Schütz
6 der Transistor T2 gesperrt, dann steht an den Eingängen 5, 6 des NOR-Gatters 23
über den Widerstand R20, der zwischen den Kollektor des Transistors T2 und die Zuleitung
b geschaltet ist, der Signalzustand 1 an. Befindet sich jedoch der Transistor T2
bei eingeschaltetem Schütz 6 im leitenden Zustand, so weisen die Eingänge 5, 6 des
NOR-Gatters 23 den Signal zustand o auf. Der Ausgang 10 des NOR-Gatters 24 ist an
die Eingänge 12, 13 des l4OR-Gatters 25 angeschlossen, der über eine Diode DE und
einen Widerstand I121 mit einen Kondensator C8 und mit dem Eingang 3 eines Spannungskomparators
26, der durch einen Operationsverstärker gebildet wird, verbunden ist.
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Parallcl zum Kondensator C8 ist ein Potentiometer R22 und ein Widerstand
R23 geschaltet, die mit dem Kondensator C8 einen Entladekreis bilden.
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Am Eingang 2 des Spannungskomparators 26 liegt eine Referenzrpannung
an, die durch einen Widerstand R24 und eine Zenerdiode ZD6 festgelegt wird. Der
Ausgang 6 des Spannungskomparators ist mit dem Ausgangskreis 11 verbunden, der gleich
ausgebildet ist, wie der in Fig. 3 gezeigte Ausgangskreis. Die Basis des Transistors
T3 ist über die Zenerdiode ZD4 und den Widerstand R14 mit dem Ausgang 6 des Spannungskomparators
26 verbunden. In Serie zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T3 liegt das
Relais K, die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T4 und die Diode D7. Der
Kontakt k des Relais K verbindet bei erregtem Relais K die Ausgangsklemmen C und
E der Ansteuerschaltung 7 (Fig. 1).
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Zurückkehrend zu Fig. 5b wird nun die Ueberwachungsschaltung 18 erläutert.
An den Klemmen C und B liegt, wie das aus Fig. 1 ersichtlich ist, bei vorhandener
Speisespannung UN immer dann die Steuerspannung US1 an, wenn kein AUS Befehl für
das Schütz 6 vorhanden ist, d.h. wenn die Kontakte 3 und 4 (Fig. 1) geschlossen
sind. Solange die Steuerspannung US1 vorhanden ist, befindet sich der Transistor
T9 im leitenden Zustand. In diesem Fall ist sowohl der an die Klemme 4 des Timers
20 angeschlossene Ti:ansitor T7 wie auch ein mit seiner Emitter-Kollektorstrecke
parallel zum Kondensator C8 geschalteter Transistor T10 gesperrt. Verschwindet nun
durch Oeffnen einer der Kontakte 3, 4 (Fig. 1) die Steuerspannung US1, so geht der
Transistor T9 in den sperrenden Zustand über, was bewirkt, dass die beiden Transistoren
T7 und T10 leitend werden. Das hat einerseits über den Eingang 4 ein Blockieren
des Timers 20 und ein Kurzschliessen des Kondensators C8 und somit ein Entladen
desselben zur Folge.
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Die Funktionsweise der in den Fig. 5a bis 5c dargestellten Ansteuerschaltung
ist wie folgt: Im Normalzustand, d.h.
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bei vorhandener Speisespannung UN und eingeschaltetem Schütz 6 leitet
der Transistor T2 der Ueberwachungsschaltung 9 (Fig. 5a). Das hat wie bereits erwähnt
zur Folge, dass an den Eingängen 5, 6 des NOR-Gatters 23 (Fig. 5b) der Signalzustand
0 anliegt. Am Ausgang 4 des NOR-Gatters 23 erscheint daher der Signalzustand 1,
was zur Folge hat, dass der Ausgang 10 des nachfolgenden NOR-Gatters 24 den Schaltzustand
0 aufweist. Der Spannungspegel am Ausgang 11 des letzten NOR-Gatters 25 ist demnach
hoch, was bedeutet, dass der Kondensator C8 aufgeladen ist.
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Beim Ausfall der Speisespannung UN entlädt sich der geladene Kondensator
C8 über das Potentiometer R22 und über den Widerstand R23 (Fig. 5c). Kehrt nun die
Netzspannung innerhalb einer kurzen Zeitspanne, z.B. innerhalb 200 msek., zurück,
so weist der Kondensator C8 noch eine Spannung auf, die grösser ist als der am Eingang
2 des Spannungskomparators 2G anliegende Referenzwert.
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Das hat zur Folge, dass am Ausgang 6 des Spannungskomparators 26 ein
Ausgangssignal erscheint, das den Transistor T3 des Ausgangskreises 11 einschaltet.
Das Relais 1 wird erregt und dessen Kontakt k wird umgeschaltet. Dadurch wird ein
Wiedereinschalten des Schützes G bewirkt. Der durch den gondensator C8 und die Entladewiderstände
n22 und P23 gebildete Einschaltkreis 19 bewirkt also ein sofortiges Wiedereinschalten
des Schützes 6 bei einem kurzzeitigen Spannungsunterbruch. Die Entladezeitkonstante
des Kondensators C8 kann mittels des Potentiometers R22 eingestellt werden. Dauert
jedoch der Spannungsunterbruch länger als die durch den Einschaltkreis 19 gegebene
Zeitdauer, so sinkt: die Spannung am Kondensator C8 auf einen Wert, der kleiner
ist als der Referenzwert am Spannungskomparator 26. In diesem Fall erfolgt kein
sofortiges Wiedereinschalten des Schützes 6.
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Der Kondensator C8 wird vom Eingang C, B her via den Transistor T10
entladen, sobald Ucl Null wird, d.h. sobald ein AUS-Befehl für das Schütz vorliegt.
Dadurch erfolgt via Komparator 26 eine Abschaltung des Relais K.
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Unabhängig vom Einschaltkreis 19 wird beim Wiederkehren der Speisespannung
UN die Steuerschaltung 10 (Fig. 5a) aktiviert, wie das bereits anhand der Fig. 3
erläutert worden ist. Dauert der Spannungsunterbruch länger als die durch die Steuerschaltung
10 festgelegte Zeitspanne, so erfolgt ebenfalls kein Wiedereinschalten des Schützes
6.
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Dauert der Spannungsunterbruch jedoch weniger lang als diese eingestellte
Zeitspanne, so erscheint. am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 ein Ausgangssignal,
das ein Einschalten der Transistoren T5 und T6 (Fig. 5b) zur Folge hat. Dadurch
wird der Zeitkreis des Zeitverzögerungskreises 17 an Spannung gelegt und es erfolgt
eine Rückkopplung von dessen Ausgang 3 an den + - Eingang des Operationsverstärkers
16 um den Ausgang hoch zu halten, auch wenn die Spannung am Kondensator C5 unter
den Vergleichswert sinken sollte. Ueber das Potentiometer Rl6 wird der Kondensator
C6 aufgeladen. Während des Zeitahlaufes im Timer 20 ist der Spannungspegel an dessem
Eingang 3 hoch. Am Eingang 1 des NOR-Gatters 22 steht somit der Signalzustand 1
an. Der Eingang 8 des nachfolgenden NOR-Gatters 24 weist somit den Signalzustand
O auf. Da die Steuerspannung U52 verschwunden ist, ist der Transistor T2 der Ueberwachungsschaltung
9 (Fig. 5a) gesperrt.
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Das hat wie bereits beschrieben zur Folge, dass an den Eingängen 5,
6 des NOR-Gatters 23 (Fig. Sb) der Signalzustand 1 anliegt. Somit weist auch der
andere Eingang 9 des N0R-Gatters 24 den Signalzustand O auf. Mm Ausgang 10 des NOR-Gatters
24 erscheint somit der Signalzustand 1, was zur Folge hat, dass der Ausgang 11 des
NOR-Gatters 25 den Signalzustand O hat. Somit bleibt der Kondensator C8 entladen.
Nach Ablauf der durch die Aufladezeitkonstante C6 und den Timer 20 festgelegten
Verzögerungszeit nimmt
der Ausgang 3 des Timers 20 den Signalzustand
O an. Da wie bereits erwähnt, der Transistor T8 leitet, weist auch der Eingang 2
des NOR-Gatter 22 den Signalzustand 0 auf.
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Am Eingang 8 des NOR-Gatters 24 steht somit der Signalzustand 1 an,
was zur Folge hat, dass beide Eingänge 12 und 13 des letzten NOR-Gatters 25 den
Signalzustand O aufweist. Am Ausgang 11 dieses NOR-Gatters 25 erscheint somit der
Signalzustand 1. Ueber den Widerstand R21 wird nun der Kondensator C8 sehr rasch
aufgeladen. Sobald die Spannung über dem Kondensator C8 die Referenzspannung am
Eingang 2 des Komparators 26 (Fig. 5c) übersteigt, erscheint am Ausgang 6 des Komparators
26 ein Ausgangssignal, das auf die bereits beschriebene Weise ein Ansprechen des
Ausgangskreises 1 und somit ein Wiedereinschalten des Schützes 6 bewirkt. Das Wiedereinschalten
des Schützes 6 erfolgt somit nicht sofort, sondern erst nach einer durch den Zeitverzögerungskreis
17 bestimmten zeitlichen Verzögerung.
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Erfolgt nun während des Zeitablaufes im Zeitverzögerungskreis 17 ein
Abschalten des Schützes 6 mittels eines AUS-Befehles, der durch Oeffnen des Kontaktes
3 bzw. durch Betätigen der AUS-Taste 4 erzeugt werden kann, so spricj'.t wie erwähnt,
die Ueberwachungsschaltung 18 an. Bei einem AUS-Befehl verschwindet die Steuerspannung
US1, was ein Sperren des Transistors T9 (Fig. 5b) zur Folge hat. Das bewirkt, dass
die Transistoren T7 und T10 leiten. Das Leiten des Transistors T7 hat ein sofortiges
Zurückstellen des Timers 20 zur Folge. Somit wird der Funktio ablauf im Zeitverzögerungskreis
17 unterbrochen und ein Wiedereinschalten des Schützes 6 verhindert.