-
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen
Überstromdetektor, der einen fehlerhaften Betrieb vermeiden
kann.
-
Fig. 7 zeigt einen Leistungsschalter bzw.
Überlastschalter mit einem Überstromdetektor, der in der EP-A-0 133 968
offenbart ist. In Fig. 7 sind ein Satz von
Starkstromleitungen, nämlich R, S und T von Dreiphasen-Starkstromleitungen
10, Stromwandler 21 und 22 bzw. eine Stromfühlereinrichtung
200 vorgesehen. Vollwellen-Gleichrichter 31, 32 und 33 sind
mit ihren beiden Eingangsleitungen jeweils den beiden
Ausgangsleitungen der Stromwandler 21, 22 bzw. 23
parallelgeschaltet. Belastungsschaltungen 41, 42 und 43 sind mit
ihren Eingangsleitungen an Ausgangsleitungen der Vollwellen-
Gleichrichter 31, 32 bzw. 33 angeschlossen, wobei jeweils
eine der Eingangsleitungen jeder der Belastungsschaltungen
41, 42 und 43 gemeinsam mit den anderen mit Masse verbunden
ist. Die anderen Eingangsanschlüsse der
Belastungsschaltungen 41, 42 und 43 sind mit Eingangsanschlüssen einer ODER-
Schaltung 130 verbunden, die aus drei Dioden 131, 132 und
133 besteht, deren Ausgangsanschlüsse miteinander verbunden
sind, um einen Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 130 zu
bilden. Einstellbare Ausgangsanschlüsse der
Belastungsschaltungen 41, 42 und 43, aus denen Ausgangssignale mit
nach Wunsch eingestellten Pegeln erhalten werden können,
sind mit Eingangsanschlüssen von Mittel-/Effektivwert-
Schaltungen 91, 92 und 93 einer
Mittel-/Effektivwert-Einrichtung 90 verbunden, die Mittelwerte oder Effektivwerte
der Signale aus den Belastungsschaltungen 41, 42 und 43
erzeugt. Die Ausgangsanschlüsse der Mittel-/Effektivwert-
Schaltungen 91, 92 und 93 sind mit Eingangsanschlüssen
einer ODER-Schaltung 160 verbunden, die aus drei Dioden 161,
162 und 163 besteht und einem A/D-Wandler 100 ein
Ausgangssignal zuführt. Ein Mikrocomputer 110 ist mit dem
Ausgangsanschluß
des A/D-Wandlers 100 verbunden. Der
Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 130 ist als ein zweiter
Ausgangsanschluß der Fühleinrichtung 200 über eine
Stromversorgungsschaltung 300, bei der es sich gewöhnlich um eine
Konstantspannungsschaltung handelt, mit dem A/D-Wandler 100
und dem Mikrocomputer 110 verbunden. Der zweite
Ausgangsanschluß der Stromfühlereinrichtung 200 ist darüberhinaus mit
einer zweiten Pegelunterscheidungssschaltung 140 verbunden,
die beispielsweise mindestens eine Zenerdiode enthält. Die
zweite Pegelunterscheidungsschaltung 140 ist mit einer
zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 verbunden. Die
Ausgangsanschlüsse des Mikrocomputers 110 und der zweiten
Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 sind über ein ODER-Gatter
121 mit einer Ausgangsschaltung 120 verbunden. Die
Ausgangsschaltung 120, die beispielsweise einen Thyristor
enthält, betätigt eine Auslösevorrichtung 80, um das Öffnen
von Leitungsschaltern 201, 202 und 203 durchzuführen. Um
anzuzeigen, daß die Auslösevorrichtung 80 in Betrieb
(gewesen) ist, ist eine Anzeige 180 vorgesehen. Der
Mikrocomputer 110 enthält eine erste
Pegel-Unterscheidungseinrichtung und eine erste Zeit-Strom-Betriebseinrichtung, wie
nachstehend näher beschrieben wird.
-
Die Stromfühlereinrichtung 200 gibt aus der
Mittel/Effektivwert-Schaltung 90 Signale ab, die den Mittelwerten
oder Effektivwerten der Ströme in den Starkstromleitungen
R, S und T entsprechen, und gibt weiterhin aus der ODER-
Schaltung 130 das zweite Ausgangssignal ab, das dem
Spitzenwert des Stroms in der Starkstromleitung R, S und T
entspricht. Das zweite Ausgangssignal der
Stromfühlereinrichtung wird über die zweite Pegelunterscheidungsschaltung 140
der zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 zugeführt. Dem
A/D-Wandler 100 und dem Mikrocomputer 110 wird aus der
Stromversorgungsschaltung 300 jeweils ein
Konstantspannungs-Gleichstrom zugeführt.
-
Wenn in den Wechselstrom-Starkstromleitungen 110 ein
Überstrom fließt bzw. Überströme fließen, erzeugen die
Ausgangsströme der Stromwandler 21, 22 und 23, die mit den
Wechselstrom-Starkstromleitungen R, S und T der
Wechselstrom-Starkstromleitungen 10 verbunden sind, folglich
Ausgangsströme unter einem vorbestimmten Wandlungsverhältnis.
Die Ausgangsströme werden von den Vollwellen-Gleichrichtern
31, 32 bzw. 33 gleichgerichtet. Die gleichgerichteten
Ausgangsströme der Vollwellen-Gleichrichter 31, 32 und 33
werden den jeweiligen Belastungsschaltungen 41, 42 und 43
zugeführt. Die Ausgangssignale der Belastungsschaltungen 41,
42 und 43 werden von den Mittel-/Effektivwert-Schaltungen
91, 92 und 93 der Mittel-/Effektivwert-Schaltung 90 in ihre
jeweiligen Mittelwerte oder Effektivwerte umgesetzt. Das
jeweils größte Signal unter den Ausgangssignalen der
Mittel-/Effektivwert-Schaltungen 91, 92 und 93 wird dem A/D-
Wandler 100 zugeführt. Dieses digitale Signal wird dem
Mikrocomputer 110 zugeführt. Der Mikrocomputer 110 führt in
Übereinstimmung mit einem vorgegebenen, in einem Nurlese-
Speicher 114 gespeicherten Programm die Pegelunterscheidung
des ihm zugeführten digitalen Signals durch. Darüberhinaus
wird unter Zugrundelegung der Ergebnisse der
Pegelunterscheidung ein vorbestimmter Zeit-Strom-Betrieb
durchgeführt, um auf diese Weise ein Ausgangssignal abzugeben. Das
heißt, der Mikrocomputer 110 arbeitet als erste
Pegelunterscheidungseinrichtung und als erste
Zeit-Strom-Betriebseinrichtung. Der vorstehend erwähnte Zeit-Strom-Betrieb wird
beispielsweise entlang der inversen
Langzeit-Stromcharakteristik des Teils A der Fig. 5 durchgeführt. Das vom
Mikrocomputer 110 abgegebene Ausgangssignal wird dem Gate des
Thyristors 120 zugeführt, der daraufhin zur Ansteuerung der
Ausgangsvorrichtung 80 eingeschaltet wird. Demzufolge zeigt
die Überstrom-Anzeige 180 das Auftreten des Überstroms an
und die Auslösevorrichtung 80 betätigt gleichzeitig die
Unterbrecherschalter 201, 202 und 203. Die vorstehend
erwähnte Zeit-Strom-Charakteristik der Kurven A, B und C wird
unter Berücksichtigung der Kapazität der Sicherungen im
stromauf gelegenen Teil der Starkstromleitungen 10
entworfen.
-
Andererseits werden die Ausgangssignale der Vollwellen-
Gleichrichter 31, 32 und 33 der die Dioden 131, 132 und 133
enthaltenden ODER-Schaltung 130 zugeführt. Da der
Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 130 mit der zweiten
Pegelunterscheidungsschaltung 140, die beispielsweise mindestens eine
Zenerdiode enthält, verbunden ist, führt die
Unterscheidungsschaltung 140, wenn eines der der ODER-Schaltung 130
zugeführten Eingangssignale den zweiten Pegel
überschreitet, der zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 ein
Ausgangssignal zu, das demzufolge den notwendigen Zeit-Strom-
Betrieb durchführt, und triggert dadurch das Gate des
Thyristors 120. Der Zeit-Strom-Betrieb ist in diesem Fall
beispielsweise eine inverse Kurzzeit-Stromcharakteristik, wie
sie durch den Teil B der Fig. 5 gezeigt ist, oder eine
momentane Zeit-Strom-Charakteristik, wie sie durch den Teil C
der Fig. 5 gezeigt ist. Durch das vorstehend erwähnte
Einschalten des Thyristors 120 wird die Ausgangsvorrichtung 80
betätigt, wodurch ihre Anzeige 180 den Überstrom anzeigt
und darüberhinaus die Unterbrechungsschalter 201, 202 und
203 ansteuert.
-
Bei einem derartigen herkömmlichen Überlastschalter ist
es notwendig, den Mittel-/Effektivwert eines möglichen
Überstroms in den jeweiligen Phasen zu erfassen und den
maximalen Wert (Ausgangssignal der ODER-Schaltung) unter den
Mittel-/Effektivwerten von drei Phasen zu wählen. Wenn sich
die gewählte Phase aufgrund von Änderungen der
Eingangssignale jeweiliger Phasen häufig ändert, wird darüberhinaus
die genaue Erfassung der Phasendifferenz des
Eingangssignals oder die Übertragung des Mittel-/Effektivwerts
schwierig. Daher wird die Schaltung komplex und teuer und
es ist ein Vorgang zum Einstellen des Ausgangspegels jeder
der Mittel-/Effektivwert-Schaltungen erforderlich.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen
verbesserten und eine einfache Schaltung aufweisenden
Überstromdetektor zu schaffen, bei dem das Auftreten eines
fehlerhaften Betriebs äußerst unwahrscheinlich ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch
l angegebenen vorteilhaften Maßnahmen gelöst.
-
Die Merkmale des Anspruchs 1 sind zum Teil bereits aus
der EP-A2-0 289 042 bekannt. Im einzelnen zeigt diese
Druckschrift einen Überstromdetektor, der eine
Stromfühlereinrichtung zum Erfassen der Werte der Ströme in den
jeweiligen Phasen einer Wechselstrom-Starkstromleitung; eine
Phasenwähleinrichtung zum Wählen des größten Werts der
erfaßten Stromwerte durch Vergleich der jeweiligen
Mittelwerte der erfaßten Stromwerte mit einem
Auswahl-Schwellenwert, wobei dieser Schwellenwert durch Multiplizieren des
Mittelwerts des momentan gewählten Stromwerts durch einen
Koeffizienten, der größer als 1 ist, erhalten wird; eine
Signal-Umsetzeinrichtung zum Erhalten eines Mittel- oder
eines Effektivwerts des durch die Phasenwähleinrichtung
gewählten Stromwerts; sowie eine Verarbeitungseinrichtung zum
Verarbeiten des Ausgangssignals der
Signal-Umsetzeinrichtung und zum Ausgeben eines Auslöse- bzw. Freigabesignals
aufweist.
-
Die EP-A2-0 289 042 ist jedoch eine Druckschrift, die
unter die Vorschriften des Artikels 54 (3) EPÜ fällt, das
heißt, sie ist für den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung lediglich im Hinblick auf die Frage der Neuheit von
Bedeutung.
-
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden,
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den
Zeichnungen, einhergehend mit weiteren Gesichtspunkten und
Merkmalen besser zu verstehen und zu würdigen; es zeigen
-
Fig. 1 anhand eines Blockschaltbilds ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Überlastschalters;
-
Fig. 2 anhand eines Schaltplans eine Phasenwählschaltung
400 des in Fig. 1 gezeigten Überlastschalters;
-
Fig. 3 anhand eines Blockschaltbilds einen Mikrocomputer
110;
-
Fig. 4 anhand eines Flußdiagramms die Arbeitsweise des
in Fig. 3 gezeigten Mikrocomputers;
-
Fig. 5 den charakteristischen Verlauf des Stroms
gegenüber der Zeit bei dem herkömmlichen Überlastschalter;
-
Fig. 6 anhand eines Blockschaltbilds einen
erfindungsgemäßen Überstromdetektor; und
-
Fig. 7 anhand eines Blockschaltbilds einen herkömmlichen
Überlastschalter.
-
Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Gemäß Fig. 1 sind auf einem Satz von Starkstromleitungen
R, S und S von Dreiphasen-Starkstromleitungen 10
Stromwandler 21, 22 bzw. 23 einer Stromfühlereinrichtung 200
vorgesehen. Vollwellen-Gleichrichter 31, 32 und 33 sind jeweils
mit ihren zwei Eingangsleitungen beiden Ausgangsleitungen
der Stromwandler 21, 22 bzw. 23 parallelgeschaltet.
Belastungsschaltungen 41, 42 und 43 sind mit ihren
Eingangsleitungen an Ausgangsleitungen der Vollenwellen-Gleichrichter
31, 32 bzw. 33 angeschlossen, wobei eine der
Eingangsleitungen jeder Belastungsschaltung 41, 42 und 43 mit einem
jeweiligen Eingangsanschluß einer ODER-Schaltung 130
verbunden ist, die aus drei Dioden 131, 132 und 133 besteht,
deren Ausgangsanschlüsse zur Bildung eines
Ausgangsanschlusses der ODER-Schaltung 130 miteinander verbunden
sind. Einstellbare Ausgangsanschlüsse der
Belastungsschaltungen 41, 42 und 43, aus denen Ausgangssignale mit nach
Wunsch einstellbaren Pegeln erhalten werden können, sind
mit Eingangsanschlüssen einer Phasenwählschaltung 400
verbunden,
die eine vorbestimmte Betriebscharakteristik
aufweist. Die Phasenwählschaltung 400 wählt als größte Phase
eine Phase, die aus-dem größten Wert innerhalb der
eingegebenen Werte besteht. Die größte von der Phasenwählschaltung
400 gewählte Phase wird einer Signalumwandlungsschaltung
900 zugeführt, um einen Mittel- oder einen Effektivwert des
eingegebenen Werts zu erhalten. Das umgewandelte
Ausgangssignal der Signalumwandlungsschaltung 900 wird von einem
A/D-Wandler 100 von einem analogen Signal in ein digitales
Signal umgesetzt. Das digitale Ausgangssignal des
A/D-Wandlers 100 wird einem Mikrocomputer 110 zugeführt. Das
Ausgangssignal des Mikrocomputers 110 wird dem Gate eines
Thyristors 120 zum Ansteuern einer Auslöse- bzw.
Freigabevorrichtung 80 zugeführt. Die Auslösevorrichtung 80 betätigt
den unterbrechbaren Kontakt zum Unterbrechen.
-
Der Ausgang der ODER-Schaltung 130 ist über Zenerdioden
140 mit einer zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150
verbunden. Ein Ausgang der zweiten
Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 ist mit dem Gate des Thyristors 120 verbunden, um
die Auslösevorrichtung 80 zu betreiben. Die
Auslösevorrichtung 80 unterbricht die unterbrechbaren Kontakte 201, 202
und 203 im Ansprechen auf einen Zustand des Thyristors 120.
-
Eine konkrete Schaltungsanordnung der
Phasenwählschaltung 400 mit einer vorbestimmten Betriebscharakteristik ist
in Fig. 2 gezeigt. Drei Eingangsanschlüsse 401, 402 und 403
empfangen die Ausgangsssignale von jeder
Belastungsschaltung 41, 42 bzw. 43 und führen diese Operationsverstärkern
OP&sub1;, OP&sub2; und OP&sub3; zu. Jeder Operationsverstärker dient als
Verstärker mit Einheitsverstärkungsfaktor, wobei die
jeweiligen Ausgangsanschlüsse mit einem der Anschlüsse von
Widerständen R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; sowie mit Eingangsanschlüssen von
Analogschaltern AS&sub1;, AS&sub2;, AS&sub3; verbunden sind. Die anderen
Anschlüsse der Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; sind mit einem der
Anschlüsse von Kondensatoren C&sub1;, C&sub2; und C&sub3; sowie mit den
positiven Eingangsanschlüssen von OP&sub4;, OP&sub5; bzw. OP&sub6;
verbunden.
Die Ausgangsanschlüsse der Operationsverstärker OP&sub4;,
OP&sub5; und OP&sub6; sind mit den Anoden-Anschlüssen von Dioden D&sub1;,
D&sub2; bzw. D&sub3; verbunden. Die Kathodenanschlüsse der Dioden D&sub1;,
D&sub2; und D&sub3; sind zur Erzielung des gleichen Potentials
gemeinsam miteinander verbunden und darüberhinaus an die
negativen Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker OP&sub4;,
OP&sub5; und OP&sub6; über Widerstände R&sub1;&sub6;, R&sub1;&sub7; bzw. R&sub1;&sub8;
angeschlossen. Die vorstehend beschriebene Schaltung bildet eine
Erfassungsschaltung zum Wählen derjenigen Phase, in der das
größte Ausgangssignal auftritt. Ausgangsanschlüsse der
Operationsverstärker OP&sub4;, OP&sub5; und OP&sub6; sind mit
Anoden-Anschlüssen von Dioden ZD&sub1;, ZD&sub2; bzw. ZD&sub3; verbunden, während
Kathoden-Anschlüsse der Dioden ZD&sub1;, ZD&sub2; und ZD&sub3; über
Widerstände R&sub4;, R&sub5; bzw. R&sub6; mit den Basen von Transistoren TR&sub1;,
TR&sub2; und TR&sub3; verbunden sind. Alle Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; und
TR&sub3; sind Transistoren des PNP-Typs und ihre Kollektoren
liegen an einem negativen elektrischen Versorgungspotential
-Vcc an. Widerstände R&sub1;&sub0;, R&sub1;&sub1; und R&sub1;&sub2; sind zwischen die
jeweiligen Basen und Kollektoren der Transistoren TR&sub1;, TR&sub2;
bzw. TR&sub3; geschaltet, um ein Vorspannungspotential
anzulegen. Widerstände R&sub7;, R&sub8; und R&sub9; sind mit einem ihrer
Anschlüsse mit den Emittern der Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; bzw.
TR&sub3; verbunden und ihre anderen Anschlüsse liegen gemeinsam
am positiven Potential Vcc der Stromquelle an. Die Emitter
der Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; und TR&sub3; sind an die
Gate-Anschlüsse der Analogschalter AS&sub1;, AS&sub2; bzw. AS&sub3;
angeschlossen. Die Ausgangsanschlüsse der Analogschalter AS&sub1;, AS&sub2; und
AS&sub3; sind gemeinsam an einen Ausgangsanschluß 404 der
Phasenwählschaltung 400 angeschlossen. Die Emitter der
Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; und TR&sub3; sind an die Gate-Anschlüsse von
Analogschaltern AS&sub4;, AS&sub5; bzw. AS&sub6; angeschlossen. Die
Eingangsanschlüsse der Analogschalter AS&sub4;, AS&sub5; und AS&sub6; sind
mit Masse verbunden und ihre anderen Anschlüsse sind mit
den negativen Eingangsanschlüssen der Operationsverstärker
OP&sub4;, OP&sub5; und OP&sub6; über Widerstände R&sub1;&sub3;, R&sub1;&sub4; bzw. R&sub1;&sub5;
verbunden. Die positive elektrische Versorgungsspannung Vcc, die
negative elektrische Versorgungsspannung -Vcc und die Masse
GND sind mit einer Stromquelle verbunden, um die
Operationsverstärker OP&sub1; bis OP&sub6; und die Analogschalter AS&sub1; bis
AS3 zu versorgen.
-
Der Aufbau und der Betriebsablauf des Mikrocomputers
110 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3
und 4 näher erläutert. Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des
Mikrocomputers 110. Gemäß Fig. 3 weist der Mikrocomputer 110
eine Zentralverarbeitungseinheit CPU 111, einen Nurlese-
Speicher bzw. ROM 114, einen Speicher mit wahlfreiem
Zugriff bzw. RAX 115, einen A/D-Kanal bzw. -Port 116, einen
Datenbus 112 sowie einen Adreßbus 113 auf. Teile des
Datenbusses 112 und des Adreßbusses 113 sind darüberhinaus mit
dem A/D-Wandler 100 verbunden. Das ROM 114 speichert ein
Programm zur Durchführung der notwendigen
Signalverarbeitung sowie Daten für eine Langzeit-Charakteristik, eine
Kurzzeit-Charakteristik sowie eine
Momentan-Zeitcharakteristik der ersten Zeit-Strom-Betriebseinrichtung. Die CPU 111
enthält eine hierfür notwendige Taktsignaleinrichtung. Das
RAM 115 hat die Funktion eines Registers, das für die
Signalverarbeitung erforderlich ist.
-
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm des Computerprogramms für
den Mikrocomputer 110. Das Flußdiagramm enthält einen
ersten Pegelunterscheidungsschritt (einen Schritt 1001) und
einen ersten Zeit-Strom-Betriebsschritt (einen Schritt
1002) zum Durchführen eines ersten Zeit-Strom-Betriebs im
Ansprechen auf das Ausgangssignal der ersten
Pegelunterscheidungseinrichtung. Das Flußdiagramm enthält weiterhin
eine Dekrementierungseinrichtung (einen Schritt 1003) zum
Herabzählen des Registers im Ansprechen auf
Strahlungs-Charakteristiken. Diese Rücksetzeinrichtung (der Schritt 1003)
arbeitet, wenn zumindest entweder das Eingangssignal des
Zeit-Strom-Betriebs (der Schritt 1002) oder der zweiten
Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 (in Fig. 1) unter einen
vorbestimmten Pegel fällt.
-
Wenn in den Wechselstrom-Starkstromleitungen 10 ein
Überstrom fließt bzw. Überströme fließen, erzeugen die
Ausgangsströme der mit-den Wechselstrom-Starkstromleitungen R,
S und T der Wechselstrom-Starkstromleitungen 10 gekoppelten
Stromwandler 21, 22 und 23 entsprechende Ausgangsströme mit
vorbestimmten Wandlungsverhältnissen. Die Ausgangsströme
werden von den Vollwellen-Gleichrichtern 31, 32 bzw. 33
gleichgerichtet. Die gleichgerichteten Ausgangsströme der
Vollwellen-Gleichrichter 31, 32 und 33 werden der
jeweiligen Belastungsschaltung 41, 42 bzw. 43 zugeführt. Die
Ausgangssignale der Belastungsschaltungen 41, 42 und 43 werden
der Phasenwählschaltung 400 zugeführt, die als die den
größten Wert aufweisende Phase diejenige Phase wählt, die
unter den anliegenden Phasen den größten Wert aufweist. Die
gewählte, den größten Wert aufweisende Phase wird der
Signalumwandlungsschaltung 900 zugeführt und in ein Mittel-
oder Effektivwertsignal umgesetzt. Der Mittel- oder
Effektiv-Ausgangswert wird dem A/D-Wandler 100 zugeführt, der
das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt.
Dieses digitale Signal wird dem Mikrocomputer 110 zugeführt,
der bezüglich des digitalen Signals einen
Pegelunterscheidungsschritt durchführt. Darüberhinaus führt der
Mikrocomputer einen ersten Zeit-Strom-Betrieb durch und gibt von
seinem Ausgangsport 116 ein Ausgangssignal ab. Das
Ausgangssignal wird dem Gate des Thyristors 120 zugeführt, um
die Auslösevorrichtung 80 anzusteuern, welche die
unterbrechbaren Kontakte 201, 202 und 203 unterbricht.
-
Andererseits werden die Ausgangssignale der
Belastungsschaltungen 41, 42 und 43 der aus den Dioden 130, 131 und
132 bestehenden ODER-Schaltung 130 zugeführt. Das
Ausgangssignal der ODER-Schaltung 130 wird über die Zenerdioden 140
der zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 als zweite
Pegelunterscheidung zugeführt. Wenn das Ausgangssignal der
ODER-Schaltung 130 über einer Zener-Spannung der Zenerdiode
140 liegt, wird folglich das Ausgangssignal der
ODER-Schaltung 130 der zweiten Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150
zugeführt.
Die zweite Zeit-Strom-Betriebsschaltung 150 führt
den vorbestimmten zweiten Zeit-Strom-Betrieb zum
Durchschalten des Thyristors 120 zur Ansteuerung der
Auslösevorrichtung 80 durch.
-
Wenn die von den in Fig. 1 gezeigten
Belastungsschaltungen 41, 42 oder 43 erhaltenen Vollwellen-Signale den
Eingangsanschlüssen 401, 402 und 403 der in Fig. 2 gezeigten,
eine vorbestimmte Betriebscharakteristik aufweisenden
Phasenwählschaltung 400 zugeführt werden, werden die
Eingangssignale an die Eingangsanschlüsse der Analogschalter AS&sub1;,
AS&sub2; und AS&sub3; sowie über die Verstärker mit
Einheitsverstärkungsfaktor darstellenden Operationsverstärker OP&sub1;, OP&sub2;
bzw. OP&sub3; den Anschlüssen der Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;
zugeführt. Die Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; und die Kondensatoren
C&sub1;, C&sub2; und C&sub3; bilden Mittelwertschaltungen zum Erhalten der
Mittelwerte der Eingangssignale, wobei die erhaltenen
Mittelwertsignale über die Widerstände R&sub1;&sub9;, R&sub2;&sub0; bzw. R&sub2;&sub1; den
positiven Eingangsanschlüssen der Operationsverstärker OP&sub4;,
OP&sub5; und OP&sub6; zugeführt werden. Die Operationsverstärker OP&sub4;,
OP&sub5; und Opi und die Dioden D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; bilden eine
Phasenwählschaltung zum Wählen derjenigen Phase, von der der
größte Mittelwert unter den eingegebenen Mittelwerten
abgegeben wird, wobei der größte Mittelwert auf der gemeinsamen
Kathode der Dioden D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; erzeugt und daraufhin über
die Widerstände R&sub1;&sub6;, R&sub1;&sub7; bzw. R&sub1;&sub8; zu den negativen
Eingangsanschlüssen der Operationsverstärker OP&sub4;, OP&sub5; und OP&sub6;
zurückgekoppelt wird. Die Operationsverstärker, denen der
größte Mittelwert des Eingangssignals nicht zugeführt wird,
arbeiten als Komparatoren und ihre Ausgangssignale werden
nicht umgeschaltet und bleiben auf einem Potential in der
Mitte der negativen elektrischen Versorgungsspannung -Vcc,
da ihre Eingangssignale geringere Potentiale als das
rückgekoppelte Potential aufweisen. Es wird nun angenommen, daß
das größte Signal dem Eingangsanschluß 402 der S-Phase in
Fig. 2 zugeführt wird. Der Operationsverstärker OP&sub5; arbeitet
als normaler Phasenverstärker und führt über die Diode D&sub2;
den negativen Eingangsanschlüssen der den anderen R- und T-
Phasen zugeordneten Operationsverstärker OP&sub4; und OP&sub6; den
Mittelwert als ein Schwellenwert-Potential zu. Da die den
positiven Eingangsanschlüssen der Operationsverstärker OP&sub4;
und OP&sub6; zugeführten Eingangssignale das
Schwellenwert-Potential nicht erreichen, arbeiten die Operationsverstärker
OP&sub4; und OP&sub6; als Komparatoren und ihre Ausgangssignale
werden auf Potentialen gehalten, die nahe dem negativen
Potential von -Vcc liegen, und die Dioden D&sub1; und D&sub3; werden in
einem negativ vorgespannten Zustand gehalten. Folglich sind
die Dioden ZD&sub1; und ZD&sub3; ebenfalls negativ vorgespannt und
liefern einen ausreichenden Basisstrom zum Ansteuern der
Transistoren TR&sub1; und TR&sub3; für den Schaltvorgang. Die
Zenerspannungen der Zenerdioden ZD&sub1;, ZD&sub2; und ZD&sub3; werden so
gewählt, daß sie ein bißchen kleiner als das Potential der
elektrischen Stromquelle Vcc sind, und die Emitterpegel der
Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; und TR&sub3; werden so eingestellt, daß
sie kleiner all das Massepotential GND sind. Wenn die
Transistoren TR&sub1; und TR&sub3; leiten, werden an die Gate-Anschlüsse
der Analogschalter AS&sub1; und AS&sub3; Signale angelegt, die ein
ausreichend hohes Potential zum Unterbrechen der
Analogschalter aufweisen, weshalb die Analogschalter in den
ausgeschalteten Zustand umgeschaltet werden. Da das
Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP&sub5;, dem das größte
Eingangssignal zugeführt wird, im Verhältnis zum
Eingangssignal ein positives Potential aufweist, befindet sich
andererseits die Zenerdiode ZD&sub2; im ausgeschalteten Zustand, der
Basisstrom wird dem Transistor TR&sub2; nicht zugeführt und an
das Gate des Analogschalters AS&sub2; wird über den Widerstand
R8 ein positives Potential angelegt. Als Folge davon behält
lediglich der Analogschalter AS&sub2; entsprechend dem größten
Eingangssignal den leitenden Zustand bei und gibt die
Ausgangssignale auf dem Ausgangsanschluß 404 ab. In diesem
Fall sind die Emitter der Transistoren TR&sub1;, TR&sub2; und TR&sub3; mit
den Gates der Analogschalter AS&sub4;, AS&sub5; bzw. AS&sub6; verbunden,
weshalb an das Gate des Analogschalters AS&sub5; der dem größten
Eingangssignal entsprechenden S-Phase ein Signal angelegt
wird, worauf der Analogschalter AS&sub5; in den leitenden
Zustand umschaltet und das Potential des negativen
Eingangsanschlusses durch den Widerstand R&sub1;&sub4; verringert wird. Das
heißt, der Operationsverstärker OP&sub5; dient als positiver
Phasenverstärker und das Ausgangspotential Vop des
Operationsverstärkers OP&sub5; wird durch die folgende Gleichung
ausgedrückt:
-
Vop = Vsin·(1+R&sub1;&sub7;/R&sub1;&sub4;) (1)
-
In dieser Gleichung ist mit Vsin das mittlere
Eingangspotential der S-Phase bezeichnet. Als Folge davon wird
lediglich das Eingangssignal derjenigen Phase, die dem
größten Eingangssignal entspricht, im Verhältnis zu dem in der
obigen Gleichung (1) gezeigten Term (1 + R&sub1;&sub7;/R&sub1;&sub4;) erhöht
und die Phasenwählschaltung 400 hat einen vorbestimmten
Betrieb im Erscheinen. Durch Wahl der Widerstandswerte für
die Widerstände R&sub1;&sub4; und R&sub1;&sub7; kann folglich das vorbestimmte
Potential des Schwellenwerts zum Wählen der größten zu
wählenden Phase optional eingestellt werden. Bezüglich der
anderen Phasen sind die Schaltungen in der gleichen Weise
aufgebaut.
-
Der Mikrocomputer 110 beginnt zu arbeiten, worauf das
im Flußdiagramm der Fig. 4 gezeigte Computerprogramm
startet. Das System wird bei einem Schritt F2 initialisiert
(d. h., das Setzen des E/A-Ports und das Setzen/Rücksetzen
von Kennungen werden durchgeführt). Daraufhin steuert der
Mikrocomputer 110 den A/D-Wandler 100 zum Umsetzen des
Ausgangssignals der Signalumwandlungsschaltung 90 in ein
digitales Signal an (Schritt F3). Dieser digitale Datenwert
wird im RAM 115 gespeichert. Daraufhin wird überprüft, ob
dieser digitale Datenwert einen Überstrom anzeigt oder
nicht (Schritt 1001). Wenn der digitale Datenwert keinen
Überstrom anzeigt, verzweigt der Ablauf von der
Erwärmungsroutine
zu der Abkühlungsroutine und kehrt darauf zu der
A/D-Umsetzung zurück (Schritt F3). Wenn der digitale
Datenwert einen Überstrom anzeigt, wird im Schritt F4 eine
Erwärmungs-Kennung H gesetzt, und für jede vorbestimmte
Zeiteinheit werden unter Verwendung des RAM 115 oder eines
Registers in der CPU 114 Bits für die Erwärmung addiert, um
eine dem Betrag des Eingangssignalpegels entsprechende Zeit
zu zählen. Die Erwärmungs-Bits werden gewählt, um den Zeit-
Strom-Betrieb entlang der charakteristischen Kurven der
Fig. 5 zu realisieren. Daraufhin wird die addierte
Bitanzahl dahingehend überprüft, ob die Zeit für den gewählten
Zeit-Strom-Betrieb der vorbestimmten Charakteristik
abgelaufen ist. Wenn die addierte Bitanzahl noch nicht die
vorbestimmte Anzahl erreicht, mit anderen Worten, wenn die
Zeit abgelaufen ist, wird als Folge davon über den E/A-Port
116 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Thyristors 120
ausgegeben, um dadurch die Anzeige 180 und die
Ausgangsvorrichtung 80 zu betätigen.
-
Nachfolgend wird der Ablauf der Abkühlungsroutine,
nämlich der Routine zum Rücksetzen des Zeit-Strom-Betriebs,
näher beschrieben. Die Schritte F5, 1003, F8 und F9 bilden
zusammen die Abkühlungsroutine. Es wird überprüft, ob die
Erwärmungs-Kennung H gesetzt wurde oder nicht (Schritt F5).
Wenn die Erwärmungs-Kennung H gesetzt wurde, wird die
Erwärmungs-Kennung H im Schritt 1003 für jede vorbestimmte
Zeiteinheit verringert. Wenn die gezählte Anzahl der Bits
als Folge der Subtraktionen im Schritt F9 gleich 0 wird,
verzweigt die Abkühlungsroutine vom Schritt F9 zurück zum
A/D-Umwandlungsschritt F3. Wenn die gezählte Anzahl der
Bits nicht ganz zurückgesetzt ist, wird die
Erwärmungs-Kennung H nicht zurückgesetzt und die Abkühlungsroutine
verzweigt vom Schritt F8 zurück zum A/D-Umwandlungsschritt F3.
-
Wie vorstehend erwähnt wurde, liefert der Mikrocomputer
eine höchst geeignete Zeit-Strom-Betriebscharakteristik,
und zwar unter Berücksichtigung der Erwärmung und Abkühlung
in den elektrischen Starkstromleitungen und Lasten. Es ist
anzumerken, daß die Addition oder Subtraktion der Erwärmung
und Abkühlung in den umgekehrten Reihenfolge zu dem
vorstehenden Ausführungsbeispiel durchgeführt werden kann.
-
Ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Überstromdetektors ist in Fig. 6 gezeigt.
-
Gewöhnlich dient ein Überstromdetektor als ein Sensor
für den vorstehend erwähnten Überlastschalter oder
dergleichen, weshalb die meisten Teile oder ihr Aufbau identisch
sind. Die Schaltung der Fig. 6 entspricht der der Fig. 1,
mit Ausnahme der Leitungsschalter 201, 202 und 203 und der
Auslösevorrichtung 80. In Fig. 6 wird die Auslösevorrichtung
80 durch eine Ausgabevorrichtung 80' mit einem
Ausgangsanschluß 81 ersetzt.