DE3333833C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Gleichstrombetrieb für Schütze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schaltungsanordnung zum Gleichstrombetrieb für Schütze ist aus der DE-OS 25 13 043 bekannt.

Dort wird zur maximalen Einsparung von Energie vorge­ schlagen, während der Anzugs- und Haltephase die das Schütz versorgende Speisespannung über einen elektroni­ schen kontaktlosen Schalter oder Transistor impulsweise an die Erregerspule zu legen. Frequenz und/oder Dauer der Impulse werden durch Vergleich einer dem Erreger­ strom proportionalen Spannung mit einer Referenzspannung bestimmt. Mit dem Einschalten des Erregerstromes wird die Referenzspannung für eine Zeit länger als die Dauer der Anzugsphase von dem zum Halten erforderlichen Wert auf oder über den zum Anziehen erforderlichen Wert ange­ hoben. Damit wird energiesparend ein sicheres Anziehen des Schützes gewährleistet. Die Zeit des Anhebens der Referenzspannung kann durch Messen und Auswerten der beim Schließen des Luftspaltes in dessen Umgebung auf­ tretenden Änderung des magnetischen Feldes beendet wer­ den. Wahlweise kann diese Zeitspanne auch durch ein Zeitglied, z. B. einen monostabilen Multivibrator ein­ stellbarer Laufdauer bestimmt werden.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung zum Betrieb einer elektromagnetischen Vorrichtung ist aus der DE-OS 32 08 660 bekannt. Dabei ist eine Steuerschaltung vorge­ sehen, die einen Transistorschalter mit einem längeren Impuls zum raschen Aufbau eines Stromes und anschließend mit einer Vielzahl kurzer Impulse zur Aufrechterhaltung eines geringeren Strompegels versorgt.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun­ de, eine Schaltungsanordnung zum Gleichstrombetrieb für Schütze der eingangs genannten Art anzugeben, die zu­ sätzlich Überströme im Lastkreis des Schützes erfaßt und abschaltet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Merkmale gelöst.

Dabei ist es aus der DE-OS 25 42 724 bei einer Schaltung mit einem Relais an sich bekannt, einen magnetisch betä­ tigbaren Schaltkontakt im Wirkungsbereich einer in einem zu überwachenden Stromkreis liegenden Wicklung anzuord­ nen, wobei der Stromkreis bei Überschreiten eines be­ stimmten vorgegebenen Stromwertes mittelbar oder unmit­ telbar unterbrochen wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbe­ sondere darin, daß das Schütz neben der üblichen Funk­ tion des Zu- und Abschaltens auch die Schutzfunktion eines strombegrenzenden Sicherungsautomaten ausübt. Zur Ansteuerung der elektronischen Schaltstufe wie zur Stör­ meldung eines Überstromes ist vorteilhaft die gleiche Leitung verwendbar, d. h. der Steuereingang für die Schaltstufe ist gleichzeitig Meldeausgang.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsform erläutert.

In der Figur ist eine Schaltung für ein elektromagneti­ sches Schütz mit Steuerstufe und Überstromauslösung dar­ gestellt, das beispielsweise zur Ankopplung eines elek­ trischen Fahrmotors mit Regeleinrichtung an eine Fahr­ batterie dient. Ein positiver Pol 1 einer Fahrbatterie 2 ist über eine erste Eingangsklemme E 1 mit ersten Haupt­ kontakten 3 eines elektromagnetischen Schützes 4 verbun­ den. Zweite Hauptkontakte 5 des Schützes 4 liegen über einer zweiten Eingangsklemme E 2 am negativen Pol 6 der Batterie 2. Die Fahrbatterie 2 gibt dabei beispielsweise die Gleichspannung von 96 V ab.

An die Hauptkontakte 3, 5 des Schützes 4 ist über Aus­ gangsklemmen A 1, A 2 eine Steuer- und Regeleinrichtung 7 als Last angeschlossen, die eine Ankerwicklung 8 und eine Feldwicklung 9 eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors 10 speist, der beispielsweise als Fahrmotor für ein Elektroauto dient.

Die Hauptkontakte 3, 5 werden mit Hilfe einer Erreger­ spule 11 des Schützes 4 angesteuert. Die Erregerspule 11 wird von einem Leistungsverstärker 12 gespeist. Die An­ steuerung des Leistungsverstärkers 12 erfolgt über einen Modulator (Transistorschaltstufe) 13. Eingangsseitig ist der Modulator 13 über einen Vorwiderstand 14 mit einer Steuer/Meldeklemme 15 des Schützes verbunden.

Der Modulator 13 ist eingangsseitig desweiteren über einen Schutzgas-Schaltkontakt 16 an den Steueranschluß eines Thyristors 17 angeschlossen. Der Thyristor 17 liegt mit seiner Anode am Eingang des Modulators 13 und mit seiner Kathode an einer Anschlußklemme S 2 des Schüt­ zes. Mit dieser Anschlußklemme S 2 ist weiterhin der eine Versorgungsanschluß des Leistungsverstärkers 13 verbun­ den. Der andere Versorgungsanschluß des Verstärkers 12 liegt über einer weiteren Anschlußklemme S 1 des Schützes am positiven Pol 18 einer Steuerbatterie 19. Der negati­ ve Pol 20 dieser Batterie 19 ist an die Klemme S 2 des Schützes angeschlossen. Die Steuerbatterie 19 gibt bei­ spielsweise eine Gleichspannung von 12 V ab.

Zur Betätigung des Schützes 4 ist ein Kommandogeber 21 zwischen den Anschlußklemmen zwischen Pol 18 und Steu­ er/Meldeklemme 15 angeordnet. Der Kommandogeber 21 kann leistungsschwach ausgelegt werden, da lediglich Steuer­ signale bzw. Meldesignale zu verarbeiten sind, während die leistungsmäßige Ansteuerung der Erregerspule 11 über den Leistungsverstärker 12 erfolgt. Der Kommandogeber 21 ist zusätzlich mit einer Stromerfassungseinrichtung ver­ sehen, um eine Überstromauslösung des Schützes 4 zu er­ kennen.

Zum Schließen der Hauptkontakte 3, 5 des Schützes 4 und damit zum Zuschalten des Motors 10 mit Steuer- und Re­ geleinrichtung 7 wird die Steuer/Meldeklemme 15 über den Kommandogeber 21 mit einem Steuersignal von beispiels­ weise 12 V beaufschlagt. Nach Vorliegen dieses Steuersi­ gnals liefert der Modulator 13 zunächst einen langen Im­ puls für die Anzugsdauer des Schützes und anschließend "Rechenimpulse" für die Haltedauer mit einer Frequenz von beispielsweise 333 Hz an den Leistungsverstärker 12. Durch den ersten langen Impuls wird die Erregerspule 11 kurzzeitig mit einer hohen Leistung beaufschlagt, was ein sicheres Anziehen des Schützes gewährleistet. Wäh­ rend der Haltedauer muß die Erregerspule 11 lediglich mit reduzierter Leistung gespeist werden, wobei das Ver­ hältnis von Pausezeiten (z. B. 2 ms) zu Impulszeiten (z. B. 1 ms) der "Rechenimpulse" den Haltestrom bestimmt.

Zum Öffnen der Hauptkontakte 3, 5 des Schützes 4 und da­ mit zum Abschalten des Motors 10 mit Steuer- und Regel­ einrichtung 7 wird das über den Kommandogeber 21 vorge­ gebene positive Steuersignal abgeschaltet (OV-Potential an Klemme 15), wodurch der Modulator 13 die Abgabe der zur Ansteuerung des Leistungsverstärkers 12 dienenden "Rechenimpulse" beendet.

Bei Auftreten eines Überstromes im Lastkreis, beispiels­ weise hervorgerufen durch einen Fehler im Motor 10 oder in der Einrichtung 7 werden die Schaltkontakte des in unmittelbarer Nähe der Zuleitungen E 1-A 1 bzw. E 2-A 2 an­ geordneten Schutzgas-Schaltkontakts 16 infolge des einen vorgebbaren Grenzwert überschreitenden Magnetfeldes ge­ schlossen. Hierdurch wird der Thyristor 17 über seinen Gate-Anschluß durchgezündet und folglich der Eingang der elektromagnetischen Steuerstufe des Schützes kurzge­ schlossen. Es fließt ein Kurzschlußstrom vom Kommando­ geber 21 über die Steuer/Meldeklemme 15, den Vorwider­ stand 14 und den Thyristor 17 zur negativen Anschluß­ klemme S 2. Der Vorwiderstand 14 dient im wesentlichen zur Festlegung und Begrenzung des Kurzschlußstromes.

Hierdurch können Kommandogeber 21 und Thyristor 17 lei­ stungsschwach ausgebildet sein.

Nach erfolgter Durchzündung des Thyristors 17 liegt der elektronischen Steuerstufe des Schützes kein positives Steuersignal mehr an, was eine Entregung der Spule 11 und ein Öffnen der Hauptkontakte 3, 5 zur Folge hat. Da­ durch wird der Überstrom abgebaut und die Kontakte des Schutzgas-Schaltkontaktes 16 öffnen wieder.

Der Thyristor 17 bleibt jedoch weiterhin durchgesteuert, wodurch eine "gespeicherte" Fehlermeldung auch nach Ab­ klingen des Überstromes möglich ist. Zur Fehlererkennung und -meldung ist der Kommandogeber 21 mit einer Stromer­ fassungseinrichtung versehen. Diese Stromerfassungsein­ richtung erfaßt gleichermaßen den im normalen Betriebs­ fall fließenden geringen Steuerstrom wie den im Fehler­ fall auftretenden erhöhten Kurzschlußstrom. Bei Auftre­ ten des Kurzschlußstromes wird dies als Störungsmeldung für eine Überstromabschaltung interpretiert. Durch ge­ eignete Bemessung des Widerstandes 14 ist es möglich, den Eingangsstrom an Klemme 15 bei gezündetem Thyristor 17 auf ein Vielfaches des normalen Eingangsstromes an­ steigen zu lassen.

Anstelle eines Thyristors 17 sind auch andere Schaltele­ mente mit Speicherfunktion im Fehlerfall einsetzbar. Ferner kann auch eine magnetfeldabhängige Feldplatte anstelle des Schutzgas-Schaltkontaktes 16 Verwendung finden.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zum Gleichstrombetrieb für Schütze, wobei die Steuerspannung über eine kontaktlose elektronische Schaltstufe an die Erregerspule des Schüt­ zes gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ leitung zur elektronischen Schaltstufe (12, 13) mit einem Kommandogeber (21) beschaltet ist, wobei der Kommandoge­ ber zur Störmeldung eine Stromerfassungseinrichtung auf­ weist, und daß die Steuerleitung mittels eines Thyri­ stors (17) kurzschließbar ist, wobei der Thyristor (17) über einen vom Magnetfeld des Stromes im Lastkreis schaltbaren Schutzgas-Schaltkontakt (16) ansteuerbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitung zwischen Kommando­ geber (21) und elektronischer Schaltstufe (12, 13) ein Vorwiderstand (14) zur Begrenzung des Kurzschlußstromes eingefügt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die nicht an den Thyristor (17) angeschlossenen Klemmen des Schutzgas-Schaltkontak­ tes (16) am Verbindungspunkt zwischen Vorwiderstand (14) und elektronischer Schaltstufe (12, 13) liegt.