GEBIET DER ERFINDUNG UND ANGABE DES STANDES DER TECHNIK
1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Schaltungsunterbrecher mit Vorwarnung, der eine Vorrichtung zur
Auslösung bei Überstrom und eine Vorwarneinrichtung für die
Abgabe eines Vorwamsignals vor dem Auftreten einer Auslösung
aufweist, und der eine Stromerfassungseinrichtung enthält,
die eine Erfassungsspannung bereitstellt, die einem Strom
entspricht, der durch den Schaltungsunterbrecher mit
Vorwarnung fließt.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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FIG.6 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Teil eines
herkömmlichen Schaltungsunterbrechers 105 mit Vorwarnung
darstellt. In FIG.6 wird eine Wechseistromleistung durch
einen Hauptkontakt 106 des Schaltungsunterbrechers 105 mit
Vorwarnung zu einer Last 120 zugeführt. Ein Strom, der
durch eine interne elektrische Leitung 116 in dem
Schaltungsunterbrecher 105 mit Vorwarnung fließt, wird durch
eine Luftkernspule 107 erfaßt, die an die elektrische Leitung
116 angeschlossen ist. Eine Stromsignal-Wiedergabeschaltung
108, welche an die Luftkernspule 107 angeschlossen ist,
gibt als Reaktion auf Ausgangssignale der Luftkernspule 107
Stromsignale wieder. Eine Gleichrichterschaltung 109
richtet die Stromsignale gleich, die in der Stromsignal-Wieder
gabeschaltung 108 wiedergegeben werden. Eine
Maximalphasensignal-Erfassungsschaltung 110 wählt das maximale der
gleichgerichteten Signale aus jeweiligen Phasen aus. Jede
eines Paares von Spitzenwert-Erfassungsschaltungen 111 und
112 wandelt das maximale gleichgerichtete Signal in einen
zu erfassenden Spitzenwert. Wenn dieser Spitzenwert einen
Wert überschreitet, der durch eine vorbestimmte
Vorwarncharakteristik in der Vorwarnschaltung 115 bestimmt ist, wird
eine Vorwarnung aus der Vorwarnschaltung 115 abgegeben, um
dadurch eine Warnlampe (nicht gezeigt), usw. zum Leuchten
zu bringen. Wenn der Spitzenwert einen Wert überschreitet,
der durch eine vorbestimmte
Langzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik in der
Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 114 bestimmt ist, wird des weiteren ein Auslösesignal
aus der Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 114
abgegeben. Der Hauptkontakt 106 wird dadurch angesteuert, um sich
selbst über einen Auslösemechanismus (nicht gezeigt) zu
öffnen. Die zuvor erwähnten vorbestimmten Charakteristiken
werden durch eine Charakteristik-Einstellschaltung 113
eingestellt.
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FIG.7 zeigt einen Graph, der Kurven der zuvor erwähnten
Charakteristiken darstellt. Eine Kurve "A" stellt die
Vorwarncharakteristik dar und eine Kurve "B" stellt die
Langzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik dar. Wenn ein
Überstrom eines Stromwerts I in dem Schaltungsunterbrecher 105
mit Vorwarnung fließt, wird die Vorwarnung mit einer
Verzögerungszeit TP von dem Zeitpunkt eines Erzeugens eines
Überstroms abgegeben, wohingegen das Auslösesignal mit
einer Verzögerungszeit TL von dem gleichen Zeitpunkt, wie er
zuvor beschrieben worden ist, abgegeben wird.
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Als eine Tatsache sind jedoch die zwei Kurven A und B
nicht immer genau wie die gezeigten Graphen. In einem
Strombereich C ist es besonders schwierig, eine solche
Beziehung zu erhalten, daß sich die zwei Kurven A und B
parallel zueinander befinden. Anders ausgedrückt, es ist
schwierig, ein Verhältnis von TL zu TP bei jedem Strom in
dem Strombereich C konstant zu machen. Des weiteren kann es
in einigen Fällen passieren, daß sich die Kurven A und B
zueinander kreuzen, was zu einem unerwünschten Zustand
führt, daß ein Vorlauf der Kurve A zu der Kurve B in dem
Zeitbereich in dem Strombereich C gestört ist. Wenn sich
die Kurve A über (in der oberen Seite in FIG.7) der Kurve B
befindet, tritt eine Auslösewirkung auf, bevor die
Vorwarnung
abgegeben wird.
AUFGABE UND KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Schaltungsunterbrecher mit Vorwarnung zu schaffen, bei
welchem eine Langzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik und
eine Vorwarncharakteristik in einer
Zeit-Strom-Charaktenstik auf eine solche Weise gut abgestimmt sind, daß Kurven
beider Charakteristiken in einem vorbestimmten Strombereich
im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu lösen, ist der
Schaltungsunterbrecher mit Vorwarnung der vorliegenden Erfindung
gekennzeichnet durch:
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ein Transistorpaar, das ein Paar Transistoren aufweist;
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eine Spannungsanlegeeinrichtung zum Ansteuern des
Transistorpaares in Abhängigkeit von der Erfassungsspannung;
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ein Paar Widerstände, die jeweils in Reihe mit den
Transistoren geschaltet sind;
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eine Einrichtung zur Erzeugung eines Auslösesignals,
die in Reihe mit einem der Transistoren geschaltet ist,
wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Auslösesignals ein
Auslösesignal mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach
dem Überschreiten einer vorbestimmten
Auslöse-Aufnehmerspannung durch die Erfassungsspannung abgibt; und
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eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vorwarnsignals,
die in Reihe mit dem anderen der Transistoren geschaltet
ist, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Signals das
Vorwamsignal mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach
dem Überschreiten einer vorbestimmten
Vorwarn-Aufnehmerspannung durch die Erfassungsspannung abgibt.
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Obgleich die neuen Merkmale der Erfindung insbesondere
in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt sind, wird die
Erfindung sowohl bezüglich Gestaltung als auch Inhalt
zusammen mit anderen Aufgaben und Merkmalen von ihr aus der
folgenden
detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit
der Zeichnung gegeben wird, besser verstanden und
einsehbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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FIG.1 zeigt ein einen Schaltungsunterbrecher 5 mit
Vorwarnung darstellendes Blockschaltbild.
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FIGUREN 2a, 2b und 2c zeigen jedes detaillierte
Aufbauten von jeweiligen Teilen des Blockschaltbilds in FIG.1.
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FIG.3 zeigt einen Zeit-Strom-Charakteristikkurven des
Schaltungsunterbrechers mit Vorwarnung darstellenden Graph.
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FIG.4 zeigt einen ein Hauptteil des
Schaltungsunterbrechers mit Vorwarnung der vorliegenden Erfindung
darstellenden Stromlaufplan.
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FIG.5 zeigt einen ein Teil von FIG.4 darstellenden
Stromlaufplan.
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FIG.6 zeigt ein einen herkömmlichen
Schaltungsunterbrecher mit Vorwarnung darstellendes Blockschaltbild.
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FIG.7 zeigt einen Zeit-Strom-Charakteristikkurven des
herkömmlichen Schaltungsunterbrechers mit Vorwarnung
darstellenden Graph.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Im weiteren Verlauf wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die beiliegende Zeichnung beschrieben.
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FIG.1 zeigt ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau
des Schaltungsunterbrechers 5 mit Vorwarnung darstellt.
FIGUREN 2a, 2b und 2c sind Kombinationsansichten, von denen
jede detaillierte Aufbauten von jeweiligen Teilen des
Blockschaltbilds von FIG.1 darstellt. Eine
Wechselstromenergieversorgungsquelle (nicht gezeigt) und eine Last 120
sind über einen Hauptkontakt 2 und einen
Hauptschaltungsleiter 1 für vier Phasen (U,V,W,N) elektrisch verbunden.
Der Hauptkontakt 2 wird über einen Auslösemechanismus
(nicht gezeigt) durch eine Auslösespule 3 geöffnet.
Jeweilige Phasenströme, die durch den Hauptschaltungsleiter 1
fließen, werden durch vier Stromtransformatoren 4
extrahiert. Ausgangsströme der Stromtransformatoren 4 werden
mittels einer Gleichrichterschaltung 6 in eine
Gleichspannung gewandelt. Eine Energieversorgungsquellenschaltung 7
nimmt diese Gleichspannung auf und legt eine vorbestimmte
Spannung an mehrere Schaltungen an, welche später
beschrieben werden. Ein Festkörperschalter 8 ist in Reihe zu der
Auslösespule 3 geschaltet, so daß die Gleichspannung, die
von der Energieversorgungsquellenschaltung 7 angelegt wird,
durch den Schalter 8 an die Auslösespule 3 angelegt wird.
Eine Alarmausgabeschaltung 9, welche die Gleichspannung von
der Energieversorgungsquellenschaltung 7 aufnimmt, gibt als
Reaktion auf ein Auslösesignal, das durch alle Dioden 41,
42 und 43 eingegeben wird, ein Alarmsignal ab. Ein
Alarmausgaberelais 10 wird als Reaktion auf ein Betreiben der
Alarmausgabeschaltung 9 geschlossen/geöffnet.
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Vier Luftkernspulen 11 sind elektromagnetisch an den
Hauptschaltungsleiter 1 angeschlossen. Eine Stromsignal-
Wiedergabeschaltung 12, welche an die Luftkernspulen 11
angeschlossen ist, gibt als Reaktion auf Ausgangssignale der
Luftkernspulen 11 Stromsignale (Spannungen) wieder. Eine
Massesignal-Wiedergabeschaltung 13 ist parallel zu der
Stromsignal-Wiedergabeschaltung 12 an die Luftkernspulen 11
angeschlossen. Diese Massesignal-Wiedergabeschaltung 13 er
zeugt als Reaktion auf einen tatsächlichen Massestrom, der
durch den Hauptschaltungsleiter 1 fließt, ein Massesignal.
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Die in der Stromsignal-Wiedergabeschaltung 12
wiedergegebenen Stromsignale, werden von einer
Signalgleichrichterschaltung 14 gleichgerichtet. Eine
Maximalphasensignal-Auswahlschaltung 15A wählt den maximalen Augenblickswert von
gleichgerichteten Signalen von jeweiligen Phasen aus. Eine
Maximalphasensignal-Auswahlschaltung 15B wählt aus
jeweiligen Phasensignalen ein Phasensignal aus, welches in einem
vorbestimmten Zeitintervall das größte Signal enthält. Eine
Spitzenwert-Erfassungsschaltung 16 nimmt das maximale
gleichgerichtete Signal aus der
Maximalphasensignal-Erfassungsschaltung 15A auf und wandelt es in einen zu
erfassenden Spitzenwert. Eine Effektivwert-Erfassungsschaltung 17
nimmt das maximale gleichgerichtete Signal aus der
Maximalphasensignal-Erfassungsschaltung 15B auf und wandelt es in
einen zu erfassenden Effektivwert (Wurzel-Mittel-Quadrat-
Wert).
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Eine Masseauslöseschaltung 18 gibt ein Auslösesignal
ab, wenn das in der Massesignal-Wiedergabeschaltung 13
wiedergegebene Massesignal einen Wert überschreitet, der durch
eine vorbestimmte Masseauslösecharakteristik, die in der
Masseauslöseschaltung 18 gespeichert ist, bestimmt ist.
Eine Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 19 gibt ein
Auslösesignal ab, wenn der Effektivwert, das heißt, eine
Erfassungsspannung der Effektivwert-Erfassungsschaltung 17,
einen Wert überschreitet, der durch eine vorbestimmte
Langzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik bestimmt ist. Eine
Kurzzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 20 gibt ein
Auslösesignal ab, wenn der Spitzenwert, der in der
Spitzenwert-Erfassungsschaltung 16 erfaßt wird, einen Wert überschreitet,
der durch eine vorbestimmte
Kurzzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik bestimmt ist. Eine
Augenblicksauslöseschaltung 21 gibt ein Auslösesignal ab, wenn das maximale
gleichgerichtete Signal, das aus der
Maximalphasen-Auswahlschaltung 15A abgegeben wird, einen Wert überschreitet, der
durch eine vorbestimmte Augenblicksauslösecharakteristik
bestimmt ist. Eine Masseauslöse-Anzeigeschaltung 22 wird
von dem Auslösesignal betrieben, das aus der
Masseauslöseschaltung 18 abgegeben wird, um dadurch eine LED 22a zum
Leuchten zu bringen und einen Kontakt 22b zu schließen.
Eine Langzeitverzögerungsauslöse-Anzeigeschaltung 23 wird von
dem Auslösesignal betrieben, das aus der
Langzeitsverzögerungs-Auslöseschaltung 19 abgegeben wird, um dadurch eine
LED 23a zum Leuchten zu bringen und einen Kontakt 23b zu
schließen. Eine Augenblicks- oder
Kurzzeitverzögerungsauslöse-Anzeigeschaltung 24 wird von dem Auslösesignal
betrieben, das aus der Kurzzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 20
oder der Augenblicksauslöseschaltung 21 abgegeben wird, um
dadurch eine LED 24a zum Leuchten zu bringen und einen
Kontakt 24b zu schließen.
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Eine Vorwarnschaltung 27, die an die
Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 19 und die
Effektivwert-Erfassungsschaltung 17 angeschlossen ist, gibt ein Vorwamsignal ab,
wenn die Erfassungsspannung der
Effektivwert-Erfassungsschaltung 17 einen Wert überschreitet, der durch eine
vorbestimmte Vorwarncharakteristik bestimmt ist. Eine Vorwarn-
Ausgabeschaltung 18 wird von dem Vorwamsignal betrieben,
das aus der Vorwarnschaltung 27 abgegeben wird, um dadurch
eine LED 28a zum Leuchten zu bringen und einen Kontakt 28b
zu schließen. Eine Energieversorgungsquelle für drei
Anzeigeschaltungen 22---24 und die Vorwarn-Ausgabeschaltung 28
wird durch eine Hilfsenergieversorgungsquellenschaltung 29
angelegt.
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Die zuvor erwähnten vorbestimmten Langzeitverzögerungs-
, Kurzzeitverzögerungs-, Augenblicks- und
Vorwarncharakteristiken werden durch eine Charakteristik-Einstellschaltung
26 eingestellt. Kurven dieser Charakteristiken sind in
FIG.3 gezeigt. Eine Charakteristikkurve D stellt die
Masseauslösecharakteristik dar und eine Charakteristikkurve A
stellt die Vorwarncharakteristik dar. Eine
Charakteristikkurve B besteht in Abhängigkeit eines Grades eines
Überstroms aus drei Charakteristiken. Das heißt, die
Langzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik befindet sich in einem
Strombereich von "LTD" und die
Kurzzeitverzögerungs-Auslösecharakteristik befindet sich in einem Strombereich von
"STD". Des weiteren befindet sich die
Augenblicksauslösecharakteristik in einem Strombereich von "INST".
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In FIG.1 ist eine Unterspannungs-Erfassungsschaltung 25
parallel zu der Energieversorgungsquellenschaltung 7
geschaltet, um immer eine Ausgangsspannung der
Energieversorgungsquellenschaltung 7 zu überwachen. Ausgangskontakte
25a, 25b, 25c und 25d der
Unterspannungs-Erfassungsschaltung 25 sind in Reihe zu Ausgangsenden der
Augenblicksauslöseschaltung 21 (oder der
Kurzzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 20), der Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung
19, der Masseauslöseschaltung 18 bzw. der Vorwarnschaltung
27 geschaltet.
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Bei dem zuvor erwähnten Schaltungsunterbrecher 5 mit
Vorwarnung sind alle Ausgangskontakte 25a, 25b, 25c und 25d
geschlossen, wenn die Ausgangsspannung der
Energieversorgungsquellenschaltung 7 normal ist. In diesem Zustand ist
der Festkörperschalter 8 geschlossen, wenn das
Auslösesignal aus der Auslöseschaltung 18, 19, 20 oder 21 abgegeben
wird. Die Auslösespule wird dadurch erregt und der
Hauptkontakt 2 wird geöffnet. Somit geht der
Schaltungsunterbrecher 5 mit Vorwarnung zu einem Auslösezustand über.
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Wenn das Vorwarnsignal aus der Vorwarnschaltung 27
abgegeben wird, bevor das Auslösesignal abgegeben wird,
bringt die Vorwarn-Ausgabeschaltung 28 die LED 28a zum
Leuchten und schließt den Kontakt 28b, um einen Bediener
über ein Auftreten eines Vorwarnzustands zu unterrichten.
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Als nächstes wird ein Hauptteil des
Ausführungsbeispiels beschrieben. FIG.4 zeigt einen Stromlaufplan, der
interne Schaltungen der Charakteristik-Einstellschaltung
26, der Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 19 und der
Vorwarnschaltung 27 darstellt.
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Die Charakteristik-Einstellschaltung 26 beinhaltet eine
Referenzspannungsquelle 26a, einen Pufferverstärker 26b
eines Verstärkungsfaktors 1 und veränderbare Widerstände 26c,
26d, 26e. Der veränderbare Widerstand 26c ist zwischen der
Referenzspannungsquelle 26a und Masse vorgesehen und ein
verschiebbarer Anschluß des veränderbaren Widerstands 26c
ist an einen nichtinvertierenden Anschluß des
Pufferverstärkers 26b angeschlossen. Ein Ausgangsanschluß des
Pufferverstärkers 26b ist an einen invertierenden Anschluß des
gleichen angeschlossen und ist durch den veränderbaren
Widerstand 26d an Masse angeschlossen. Der veränderbare
Widerstand 26e ist zwischen der Referenzspannungsquelle 26a
und Masse vorgesehen.
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Die Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 19 beinhaltet
einen V/I²-Wandler 19a, einen Vergleicher 19b, einen
Transistor 19c, eine Diode 19d, einen Kondensator 19e, einen
Entladewiderstand 19f, einen Schalter 199 und einen
Vergleicher 19h. Der V/I²-Wandler 19a beinhaltet des weiteren
eine Spannungsanlegeeinrichtung, wie zum Beispiel einen
Spannungswandler 19a1, ein Transistorpaar 19a4, und
Widerstände 19a5 und 19a6. Der Spannungswandler 19a1 wandelt die
Erfassungsspannung V in eine Spannung V². Das
Transistorpaar 19a4 besteht aus einem Paar Transistoren 19a2 und
19a3. Eine Basis des Transistorpaares 19a4 ist an ein V²-
Ausgangsende des Spannungswandlers 19a1 angeschlossen. Die
Widerstände 19a5 und 19a6 sind zwischen Emittern der
Transistoren 19a2 bzw. 19a3 und der Energieversorgungsquelle
vorgesehen. Der Kollektor des Transistors 19a2 ist durch
die Kollektor-zu-Emitter-Schaltung des Transistors 19c an
Masse gelegt und ist ebenso über die Diode 19d und den
Kondensator 19e an Masse gelegt. Des weiteren ist der
Kollektor des Transistors 19a2 über den Schalter 19g und den
Widerstand 19f an Masse gelegt. Ein nichtinvertierender
Eingangsanschluß des Vergleichers 19b hat die zuvor erwähnte
Erfassungsspannung V eingeprägt und ein invertierender
Eingangsanschluß des Vergleichers 19b hat eine
Referenzspannung für ein Aufnehmen des Signals eines
Langzeitverzögerungs-Auslösepegels eingeprägt. Diese Referenzspannung wird
von dem verschiebbaren Anschluß des veränderbaren
Widerstands 26c angelegt. Ein Ausgangsanschluß des Vergleichers
19b ist an eine Basis des Transistors 19c angeschlossen, um
dadurch den Transistor 19c normalerweise eingeschaltet zu
halten. Ein Verbindungspunkt der Diode 19d mit dem
Kondensator 19e und ein Verbindungspunkt des Schalters 19g mit
dem Widerstand 19f sind beide an einen nichtinvertierenden
Eingangsanschluß des Vergleichers 19h angeschlossen. Ein
invertierender Eingangsanschluß des Vergleichers 19h ist an
einen Ausgangsanschluß der Referenzspannungsquelle 26a an
geschlossen.
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Die Vorwarnschaltung 27 beinhaltet einen Vergleicher
27a, einen Transistor 27b, eine Diode 27c, einen
Kondensator 27d, einen Entladewiderstand 27e, einen Schalter 27f
und einen Vergleicher 27g. Der Kollektor des Transistors
19a3 ist durch die Kollektor-zu-Emitter-Schaltung des
Transistors 27b an Masse gelegt und ist ebenso über die Diode
27c und den Kondensator 27d an Masse gelegt. Des weiteren
ist der Kollektor des Transistors 19a3 über den Schalter
27f und den Widerstand 27e an Masse angeschlossen. Ein
nichtinvertierender Eingangsanschluß des Vergleichers 27a
hat die Erfassungsspannung V eingeprägt und ein
invertierender Eingangsanschluß des Vergleichers 27a hat eine
Referenzspannung zum Aufnehmen des Signals eines Vorwampegels
eingeprägt. Diese Referenzspannung wird von einem
verschiebbaren Anschluß des veränderbaren Widerstands 26d
angelegt. Ein Ausgangsanschluß des Vergleichers 27a ist an
eine Basis des Transistors 27b angeschlossen, um dadurch
den Transistor 27a normalerweise eingeschaltet zu halten.
Ein Verbindungspunkt der Diode 27c mit dem Kondensator 27d
und ein Verbindungspunkt des Schalters 27f mit dem
Widerstand 27e sind beide an einen nichtinvertierenden Eingangs-
anschluß des Vergleichers 27g angeschlossen. Ein
invertierender Eingangsanschluß des Vergleichers 27g ist an einen
verschiebbaren Anschluß des veränderbaren Widerstands 26e
angeschlossen.
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Bei dem zuvor erwähnten Schaltungsunterbrecher mit
Vorwarnung wird, wenn ein normaler Strom in dem
Hauptschaltungsleiter 1 fließt, die Erfassungsspannung V, die diesem
normalen Strom entspricht, in dem Spannungswandler 19a1 in
die Spannung V² gewandelt. Das Transistorpaar 19a4 wird
dadurch betrieben. Da die Erfassungsspannung V niedriger als
die Referenzspannungen ist, die in die Vergleicher 19b bzw.
27a eingegeben werden, werden beide Transistoren 19c und
27b eingeschaltet. Als Ergebnis fließen Kollektorströme
(I²) des Transistorpaares 19a4 in den Transistoren 19c und
27b zu Masse. Deshalb erzeugt die Vorwarnschaltung 27 kein
Warnsignal und die Langzeitverzögerungs-Auslöseschaltung 19
erzeugt kein Auslösesignal.
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Wenn ein großer Strom E (FIG.3) in dem
Hauptschaltungsleiter 1 fließt und dadurch die Erfassungsspannung V, die
diesem Strom entspricht, die Referenzspannung des
Vergleichers 27a überschreitet, wird der Transistor 27b in
Übereinstimmung mit einer Änderung eines Ausgangssignals des
Vergleichers 27a ausgeschaltet. Deshalb fließt der
Kollektorstrom (12) des Transistors 19a3 des Transistorpaares
19a4 in die Diode 27c und den Kondensator 27d. Wenn eine
Ladespannung des Kondensators 27d die Referenzspannung
überschreitet, die von dem verschiebbaren Widerstand 26e an
den Vergleicher 27g angelegt wird, gibt der Vergleicher 27g
das Vorwamsignal ab.
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Wenn ein weiterer großer Strom F (FIG.3) in dem
Hauptschaltungsleiter 1 fließt und dadurch die
Erfassungsspannung V, die diesem Strom entspricht, die Referenzspannung
überschreitet, die an den Vergleicher 19b angelegt ist,
wird der Transistor 19c in Übereinstimmung mit einer
Änderung
eines Ausgangssignals des Vergleichers 19b
ausgeschaltet. Deshalb fließt der Kollektorstrom (I²) des Transistors
19a2 des Transistorpaares 19a4 in die Diode 19d und den
Kondensator 19e. Wenn eine Ladespannung des Kondensators
19e die Referenzspannung überschreitet, die an den
Vergleicher 19h angelegt wird, gibt der Vergleicher 19h ein
Auslösesignal ab.
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Wenn der Strom, der in dem Hauptschaltungsleiter 1
fließt, im Gegensatz dazu unter den Strom F (FIG.3) abfällt
und dadurch die Ladespannung des Kondensators 19e die
Referenzspannung des Vergleichers 19h nicht erreicht, gibt der
Vergleicher 19h das Auslösesignal nicht ab. Wenn der Strom,
der in dem Hauptschaltungsleiter 1 fließt, unter den Strom
E (FIG.3) abfällt und dadurch die Ladespannung des
Kondensators 27d unter die Referenzspannung des Vergleichers 279
abfällt, gibt der Vergleicher 279 das Vorwarnsignal nicht
ab. Die Ladespannungen der Kondensatoren 19e und 27d werden
durch die Entladewiderstände 19f bzw. 27e entladen. Zu
diesem Zeitpunkt weisen bereits beide Transistoren 19c und 27b
einen Ein-Zustand auf. Wenn die Schalter 19g und 27f
geschlossen werden, werden die Kondensatoren 19c und 27d
durch die Transistoren 19c bzw. 27b schnell entladen. Diese
Schalter 19g und 27b werden verwendet, um eine
Abkühlsimulationsbetriebsart für die Last 120 (FIG.1) oder Kabel,
usw. auszuwählen.
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Als nächstes wird die Funktionsweise des
Transistorpaares 19a4 im Detail beschrieben. FIG.5 zeigt einen
Stromlaufplan, der lediglich das Transistorpaar 19a4 und ein
Paar einer Ladeschaltung, welche in FIG.4 gezeigt worden
sind, darstellt. In FIG.5 ist eine Eingangsspannung Vi des
Transistorpaares 19a4, welche von der Ausgangsspannung V²
des Spannungswandlers 19a1 abhängig ist, wie folgt
dargestellt:
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Vi = V3BE + R&sub6; × Ip ---(1)
-
= V2BE + R&sub5; × IL ---(2),
-
wobei
-
V3BE : eine Basis-Emitter-Spannung des Transistors 19a3
ist,
-
V2BE : eine Basis-Emitter-Spannung des Transistors 19a2
ist,
-
R&sub6; : ein Widerstand des Widerstands 19a6 ist,
-
R&sub5; : ein Widerstand des Widerstands 19a5 ist,
-
IP : ein Kollektorstrom des Transistors 19a3 ist, und
-
IL : ein Kollektorstrom des Transistors 19a2 ist.
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Da Charakteristiken der Transistoren 19a3 und 19a2
genau zueinander gleich sind, werden die
Basis-Emitter-Spannungen V3BE und V2BE im wesentlichen zueinander gleich.
Deshalb wird die folgende Gleichung aus den Gleichungen (1)
und (2) erzielt:
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R&sub6; × IP = R&sub5; × IL
-
Deshalb ist der Kollektorstrom IP dargestellt, durch
eine Gleichung:
-
IP = ( R&sub5; / R&sub6; ) × IL ---(3).
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In einem Übergangszustand des Ladens des Kondensators
19e ist ein Anschlußspannung V des Kondensators 19e im
allgemeinen dargestellt, durch eine Gleichung:
-
V = IL R&sub1;&sub9; ( 1 - exp ( -t/τ ) ) ---(4),
-
wobei
-
R&sub1;&sub9; : ein Widerstand des Widerstands 19f ist,
-
t : eine Zeit ist, und
-
τ : eine Zeitkonstante ist.
-
Durch Auflösen der zuvor erwähnten Gleichung (4)
bezüglich der Zeit t wird die folgende Gleichung erzielt:
-
Da ein Wert von ( V/(IL R&sub1;&sub9;) ) für gewöhnlich sehr
viel kleiner als 1 ist, ist hierin die folgende Gleichung
erzielbar:
-
t τ V/(IL R&sub1;&sub9;) = C&sub1;&sub9; R&sub1;&sub9; V/(IL R&sub1;&sub9;)
= C&sub1;&sub9; V/IL ---(6),
-
wobei C&sub1;&sub9; eine Kapazität des Kondensators 19e
bezeichnet.
-
Auf die ähnliche Weise werden die folgenden Gleichungen
bezüglich des Übergangszustands eines Ladens des
Kondensators 27d erzielt. Das heißt:
-
t C&sub2;&sub7; V / IP ---(7),
-
wobei C&sub2;&sub7; eine Kapazität des Kondensators 27d
bezeichnet.
-
Deshalb ist eine Verzögerungszeit TL, wenn die
Anschlußspannung des Kondensators 19e eine bestimmte Spannung
VL erreicht, dargestellt, durch eine Gleichung:
-
TL C&sub1;&sub9; VL/ IL ---(6').
-
Ebenso ist eine Verzögerungszeit Tp, wenn die
Anschlußspannung des Kondensators 27d die Spannung VL erreicht,
dargestellt, durch eine Gleichung:
-
Tp C&sub2;&sub7; VL/ IP ---(7').
-
Deshalb ist ein Verhältnis von TP zu TL wie folgt
dargestellt:
-
TP / TL = ( C&sub2;&sub7; / C&sub1;&sub9; ) ( IL / IP ) ---(8).
-
Diese Gleichung (8) kann unter Verwendung der Gleichung
(3) umgeformt werden, in eine Gleichung:
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TP / TL ( C&sub2;&sub7; / C&sub1;&sub9; ) ( R&sub6;/ R&sub5; ) ---(9).
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Diese Gleichung unterrichtet darüber, daß das
Verhältnis einer Zeit der Vorwarnung zu der
Langzeitverzögerungsauslösung von einem Verhältnis eines Emitterwiderstands für
den Transistor 19a6 zu dem Transistor 19a5 und einem
Verhältnis einer Kapazität der Kondensatoren 27d und 19e
abhängig ist. Da diese Werte fest und zuverlässig sind, wird
der Wert von TP/TL immer konstantgehalten. Als Ergebnis
verlaufen die Charakteristikkurven 1 und 2 in einem
Strombereich C (FIG.3) parallel zueinander.
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Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der
momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden
ist, versteht es sich, daß eine solche Offenbarung nicht
als begrenzend aufzufassen ist. Verschiedene Änderungen und
Abänderungen werden ohne Zweifel für Fachleute
offensichtlich werden, nachdem sie die vorhergehende Offenbarung
gelesen haben. Demgemäß ist es beabsichtigt, daß Änderungen
und Abänderungen innerhalb des Umfangs der Erfindung
fallen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.