DE3213347A1 - Schaltglied mit reed(schutzrohr)-kontakt - Google Patents

Schaltglied mit reed(schutzrohr)-kontakt

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DE3213347A1
DE3213347A1 DE19823213347 DE3213347A DE3213347A1 DE 3213347 A1 DE3213347 A1 DE 3213347A1 DE 19823213347 DE19823213347 DE 19823213347 DE 3213347 A DE3213347 A DE 3213347A DE 3213347 A1 DE3213347 A1 DE 3213347A1
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reed
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection

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  • Rectifiers (AREA)

Description

  • Schaltglied mit Reed(Schutzrohr)-Kontakt
  • Die Erfindung betrifft ein Schaltglied für einen Reed(Schutzrohr)-Kontakt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Einsatz von Reed-Kontakten in der Praxis stößt trotz ihrer an sich vorhandenen Vorteile auf Schwierigkeiten, da Reed-Kontakte besonders empfindlich gegenüber Überspannungen, Spannungsspitzen, Oberströmen oder dgl. sind, die zu einem Verschweißen der Kontakt-Zungen führen können.
  • Derartige Schwierigkeiten treten insbesondere auf bei Reed-Kontakten in einem für sich bekannten magnetischen Näherungs-Schalter (vgl. deutsche Patentanmeldung P 29 06 522.3-34 der Anmelderin), der besonders rauhen Bedingungen ausgesetzt ist, nämlich z. B. in Kraftfahrzeug-Waschanlagen, Betonmischanlagen und Aufzügen eingebaut wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Schaltglied der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Reed-Kontakt vor (in das Netz eingekoppelten) Überspannungen, Uberströmen od. dgl. geschützt ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
  • Bei Auftreten von Uberspannungen am Reed-Kontakt wirkt also der erfindungsgemäß vorgesehene Triac als Nebenschluß zum Reed-Kontakt, so daß der Reed-Kontakt vor Überströmen und damit Verschweißen seiner Kontakt-Zungen gesichert ist.
  • Vorteilhafterweise wird dabei eine Phasenanschnittsteuerung des Triacs vermieden.
  • Andere bzw. zusätzliche Nebenschlüsse des Reed-Kontakts sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
  • Auf diese Weise kann neben dem Reed-Kontakt auch der Triac vor übermäßigen Belastungen wie Überspannungen, Uber-Spannungssteilheiten, Überströmen od. dgl. geschützt werden.
  • Die Ansprüche 5 bis 7 betreffen eine zweckmäßige Anzeige, die die Fehlersuche bei Ausfall der elektrischen Anlage, in die das Schaltglied eingebaut ist, erleichtert.
  • Dabei gestattet die Anzeige nach dem Anspruch 7 ein Aufleuchten der Leuchtdiode, wenn der Triac durchgesteuert ist.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltglieds mit Reed-Kontakt, das über eine Last an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und Fig. 2 den Spannungsverlauf an verschiedenen Schaltungspunkten des Schaltglieds von Fig. 1, wobei der Index der einzelnen Spannungen "U" jeweils die Schaltungspunkte bzw. die Bauelemente des Schaltglieds andeutet, an denen die jeweilige Spannung "U" auftritt.
  • Eine Wechselspannungsquelle WSp mit Polen 1 und 2 ist über eine Last LA, z. B. einen Elektromotor, an ein Schaltglied S mit Anschlüssen 1a und 2a angeschlossen, nämlich einerseits unmittelbar vom Pol 1 zum Anschluß 1a und andererseits über die Last LA vom Pol 2 zum Anschluß 2a.
  • Das Schaltglied S besitzt einen Reed(Schutzrohr)-Kontakt RK, der in für sich bekannter Weise mittels seiner Kontakt-Zungen zwischen einer Offen-Stellung (gezeigt) und einer Schließ-Stellung (nicht gezeigt) hin- und herbeweglich ist.
  • Beim bekannten Stand der Technik ist (in Abweichung von der Zeichnung) der Anschluß 12 des Reed-Kontakts RK u n m i t -t e 1 b a r mit dem Anschluß 2a verbunden, so daß je nach Stellung des Reed-Kontakts RK von der Wechselspannungsquelle WSp Strom durch die Last LA geleitet wird oder nicht.
  • Dieser äußerst einfache Aufbau des Schaltglieds S, nämlich nur mit dem Reed-Kontakt RK, ist jedoch in der Praxis Störungen ausgesetzt, nämlich Überspannungen, z. B. Induktionsspitzen von bis zu 3 kV mit entsprechender Spannungssteilheit dU/dt, d.h. sehr starkem hochfrequenten Anteil, vgl.
  • z. B. in F i g . 2 d , die die Spannung ULA an der Last LA zeigt, eine derartige Induktionsspitze ULA , und damit Überströmen, die beim Auftreten-in der Schließ-Stellung des Reed-Kontakts RK so stark sein können, daß die Kontakt-Zungen des Reed-Kontakts RK miteinander verschweißt werden, so daß dann unbeabsichtigt ein Dauer strom von der Wechselspannungsquelle WSp durch die Last LA fließt.
  • Ein derartiger Ausfall des Reed-Kontakts RK und damit des gesamten Schaltglieds S wird erfindungsgemäß in mehrfacher Hinsicht vermieden.
  • Ausweislich F i g . 1 ist ein Triac Tr mit seinen Anoden A1 und A2 mit den Anschlüssen 1a bzw. 2a des Schaltglieds S verbunden (die außerdem gezeigte Anzeige Az, auf die später eingegangen werden wird, ist nur wahlweise im Schaltglied S vorhanden). Dae Gate (Gatter) G des Triacs Tr ist über einen Schaltleistungs-begrenzenden Vorwiderstand R1 an den Anschluß 12 des Reed-Kontakts RK angeschlossen.
  • Es sei jetzt der Betrieb des insoweit beschriebenen Schaltglieds S erläutert: F i g . 2 a zeigt den Verlauf der Spannung U zwischen den Anschlüssen 1a und 2a, d.h. die Spannung U1a -2a' bei offenem Reed-Kontakt RK.
  • Wenn dann der Reed-Kontakt RK in Schließ-Stellung übergeht aus der gezeigten Offen-Stellung, wird der Reed-Kontakt RK mit im wesentlichen der Nennspannung der Wechselspannungsquelle WSp bzw. dem Nennstrom beaufschlagt. Es wird durch den Reed-Kontakt RK Strom über den Vorwiderstand R1 zum Gate G des Triacs Tr geführt, d.h. es fließt ein Steuerstrom in das Gate G, so daß der Triac Tr gezündet wird, also Strom von der Wechselspannungsquelle WSp .über seine Anoden A1 und A2 durch die Last LA leitet. Die Spannung Ula-2a nimmt dann den Verlauf gemäß F i g . 2 b an mit einer maximalen positiven Spannung'von nur 5 V, so daß es ersichtlich wegen einer entsprechenden Auslegung des Reed-Kontakts RK nicht zu einem Verschweißen seiner Kontakt-Zungen kommen kann.
  • Sollte jedoch eine Überspannung am Reed-Kontakt RK in dessen Schließ-Stellung auftreten, vgl. z. B. die Induktionsspitze ULA in F i g . 2 d , so würde dieser auch den Triac Tr beaufschlagen und ihn zünden, sofern die Überspannung die Durchbruchspannung des Triacs überschreitet, ohne daß zunächst ein Steuerstrom vom Reed-Kontakt RK in das Gate des Triacs Tr gelangte, so daß ein überstrom dann eben nicht durch den Reed-Kontakt RK, sondern sogleich durch den Triac Tr fließen würde.
  • Ein Zünden des Triacs Tr ohne Steuerstrom in das Gate G kann im übrigen auch auftreten, wenn die Spannungssteilheit, d.h. der Differentialquotient der Spannung nach der Zeit ( dU/dt), einen kritischen Wert überschreitet, vgl. ebenfalls z. B. die Induktionsspitze ULA in F i g . 2 d , so daß auch in diesem Fall der Reed-Kontakt RK vor einem Uberstrom geschützt wird, indem der Triac Tr ihn von vornherein nebenschließt.
  • Ein derartiger Nebenschluß des Reed-Kontakts RK kann auch bei einem Wert oberhalb der kritischen Spannungssteilheit des Triacs erfolgen, um auch den Triac Tr zu schützen, indem vorzugsweise gemäß F i g . 1 ein RC-Glied aus einem ohm'schen Widerstand R und einem Kondensator C vorgesehen ist. Eine größere Spannungssteilheit entspricht nämlich (nach der Fourier-Analyse) einem größeren Anteil von höherfrequenten Wechselspannungskomponenten, für die der Scheinwiderstand des RC-Glieds besonders gering ist, da bekanntlich der Blindwiderstand eines Kondensators umgekehrt proportional zur Wechselstromfrequenz ist.
  • F i g . 2 e zeigt den Verlauf der Spannung ULA an der Last LA bei wirksamem RC-Glied, das die Induktionsspitze ULA verbreitert und begrenzt, also praktisch vom hochfrequenten Anteil befreit, so daß anstelle der Induktionsspitze Uk der Spannungsimpuls U** auftritt.
  • LA LA Ebenfalls kann als Nebenschluß des Reed-Kontakts RK wirken ein wahlweise vorgesehener spannungsabhängiger Widerstand VR, hier ein Varistor, dessen Widerstandswert praktisch auf Null fällt, wenn die an ihm anliegende Spannung seine Durchschaltspannung VVR, vgl. Fig. 2e, überschreitet, die zwischen der Durchbruchspannung des Triacs Tr und der Wechselspannungsamplitude von der Wechselspannungsquelle WSp liegt, um so auch den Triac Tr vor übermäßigen Überspannungen zu schützen, vgl. F i g . 2 f Schließlich ist gemäß F i g . 1 wahlweise vorgesehen eine Anzeige Az mit einer Leuchtdiode LED, die bei Stromfluß durch die Last LA aufleuchtet. Die Anzeige Az besitzt in zwei Zweigen parallel zur Leuchtdiode LED antiparallel eine erste Diode D1 bzw. parallel eine zweite und eine dritte Diode D2 bzw. D3. Auf diese Weise ist gesichert, vgl. auch F i g 2 c , daß bei der Wechselspannungshalbwelle, während der die Dioden D2 und D3 leiten, die Leuchtdiode LED aufleuchtet (bei einer Spannung UAz von 1,4 V), während bei der anderen Halbwelle, während der die Diode Dl leitet und die Leuchtdiode LED gesperrt ist, eine inverse Spannung von nur 0,7 V an der Leuchtdiode ansteht, was weit unter dem maximal zulässigen Wert der Leuchtdiode liegt. Falls eine Störung in der das Schaltglied S verwendenden elektrischen Anlage auftritt, ist eine vereinfachte Fehlersuche möglich, da man direkt am Schaltglied S den jeweiligen Schaltzustand optisch feststellen kann.
  • Als besonders zweckmäßig hat sich bei der praktischen Erprobung des erfindungsgemäßen Schaltglieds die folgende Auslegung der Bauelemente erwiesen bei einer Spannung der Wechselspannungsquelle WSp von UMAX = 311 V bzw. von Ueff = 220 V: Triac Tr = TXD 10 K 60 der Fa. Siemens mit einer Durchbruchspannung ("höchsten periodischen Spitzensperrspannung") von 600 V, einem oberen Zündstrom von 50 mA und einer kritischen Spannungssteilheit in beiden Richtungen von 20 V/S; R1 = 150 Q (1/4 W), dadurch kann der Strom durch den Reed-Kontakt RK auf ca. 2 - 2,5 mA begrenzt werden; R = 150 Q (1/4 W), C = 0,022 ßF; VR = V 250 LA der Fa. General Electric, Durchschaltspannung ca. 350 V; D1, D2, D3 = 3 x 1 N 4007 der Fa. Siemens.
  • Leerseite

Claims (7)

  1. ANSPRJCHE 1. Schaltglied (S) mit Reed(Schutzrohr)-Kontakt (RK) - zum Anschließen einer Last (LA) an eine Wechselspannungsquelle (WSp), gekennzeichnet durch - einen Triac (Tr), von dem verbunden sind: - eine Anode (A1) - unmittelbar mit einem Pol (1) der Wechselspannungsquelle (WSp), - die andere Anode (A2) - über die Last (LA; mit dem anderen Pol (2) der Wechselspannungsquelle (WSp) und - das Gate (G) - über eine Reihenschaltung aus einem Schaltleistungsbegrenzenden Vorwiderstand (R1) und dem Reed-Kontakt (RK) mit einem der Pole (1, 2) der Wechselspannungsquelle (WSp).
  2. 2. Schaltglied nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch - ein RC-Glied (R, C), das - parallel zum Triac (Tr) liegt und - eine derartige Zeitkonstante besitzt, daß sein Widerstandswert bei Spannungssteilheit wesentlich über der kritischen Spannungssteilheit des Triacs (Tr) gegen Null geht (Fig. 2d,e).
  3. 3. Schaltglied nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch - einen spannungsabhängigen Widerstand (VR), der - parallel zum Triac (Tr) liegt und - derart ausgelegt ist, daß sein Widerstandswert bei Überspannung (VVR) nahe der Durchbruchspannung des Triacs (Tr) gegen Null geht (Fig. 2f).
  4. 4 Schaltglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - daß der spannungsabhängige Widerstand (VR) - ein Varistor ist.
  5. 5. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - eine Anzeige (Az) - für durch die Last (LA) fließenden Strom.
  6. 6. Schaltglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - daß die Anzeige (Az) - eine Leuchtdiode (LED) besitzt.
  7. 7. Schaltglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - daß die Anzeige (Az) - drei parallele Zweige besitzt mit - der Leuchtdiode (LED), - einer Diode (D1) antiparallel zur Leuchtdiode (LED) bzw.
    - zwei Dioden (D2, D3) parallel zur Leuchtdiode (LED).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0328438A2 (de) * 1988-02-09 1989-08-16 Max Walton Cook Verfahren und Anordnung um Schalterkontakte vor Ueberströmen zu schützen
NO343704B1 (en) * 2016-05-31 2019-05-13 Qinterra Tech As Improved reliability overvoltage clamp

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