DE69818311T2 - SOLID STATE OF RELAY - Google Patents

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Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Überlastrelais und insbesondere ein statisches Mehrphasen-Überlastrelais.The present invention relates to electrical overload relays and in particular a static multi-phase overload relay.

Hintergrundbackground

Überlastrelais sind elektrische Schalter, die normalerweise in industriellen Umgebungen verwendet werden, um elektrische Geräte vor Schäden infolge einer Überhitzung zu schützen, die ihrerseits durch einen übermäßig hohen Stromfluss verursacht wird. In einem typischen Fall ist das elektrische Gerät ein Drehstrommotor, welcher über ein weiteres Relais, das gewöhnlich als Schütz bezeichnet wird, an eine Stromquelle angeschlossen ist. Das Schütz wird durch einen weiteren Schalter gesteuert, welcher normalerweise entfernt angeordnet ist.Overload relay are electrical switches that are normally used in industrial environments used to protect electrical equipment from damage due to overheating to protect, which in turn is caused by an excessively high Current flow is caused. In a typical case this is electrical Device Three-phase motor, which over another relay that usually as a contactor is connected to a power source. The contactor is through controlled another switch, which normally removes is arranged.

Bei einer herkömmlichen Anordnung ist ein Überlastrelais in Reihe mit dem Steuerschalter geschaltet, der wiederum zur Steuerung des Schützes bestimmt ist. Wenn von dem Überlastrelais eine Überlastbedingung erkannt wird, betätigt das Überlastrelais den Schalter, welcher seinerseits das Schütz entregt, welches die Stromquelle von dem elektrischen Gerät trennt und dadurch eine Beschädigung des Geräts verhindert.In a conventional arrangement there is an overload relay connected in series with the control switch, which in turn is used for control the shooter is. If from the overload relay an overload condition is recognized, actuated the overload relay the switch, which in turn excites the contactor, which the power source from the electrical device separates and thereby damage of the device prevented.

In der Vergangenheit wurden in Überlastrelais Widerstandsheizelemente für jede Phase verwendet, welche in einer eine Wärmeübertragung ermöglichenden Beziehung zu einem Bimetallelement stehen, welches wiederum ein Schalter steuert. Wenn eine Überlast erkannt wird, zum Beispiel wenn eine ausreichende Wärmeübertragung von dem Widerstandsheizelement auf das Bimetallelement erfolgt, öffnet das Bimetallelement seinen zugehörigen Schalter, um die Schützspule zu entregen und das zugehörige elektrische Gerät von der Stromquelle zu trennen.In the past, overload relays were used Resistance heating elements for uses every phase that allows heat transfer in one Relation to a bimetallic element, which in turn a Switch controls. If an overload is recognized, for example if there is sufficient heat transfer from the resistance heating element to the bimetal element, this opens Bimetal element its associated switch, around the contactor coil to excite and the associated electrical device disconnect from the power source.

In US-A-4.876.622 wird eine Leistungsschalter-Warn- und Steuerrelais-Vorrichtung offenbart, welche eine optische Anzeige einer drohenden Überstrombedingung gewährleistet. Es wird eine ausreichende Zeit für einen manuellen Eingriff zur Verfügung gestellt, um eine Beschädigung des an die Vorrichtung angeschlossenen Geräts zu verhindern, bevor die Betätigung des Leistungsschalters erfolgt. Das Relais kann so angeordnet sein, dass es ausgewählte Geräte automatisch in einer vorgegebenen Reihenfolge abschaltet, um einen Lastabwurf durchzuführen.US-A-4,876,622 discloses a circuit breaker warning and control relay device which provides a visual indication of an impending overcurrent condition guaranteed. There will be enough time for a manual intervention is provided to damage the prevent device connected to the device before the activity of the circuit breaker. The relay can be arranged that it was selected equipment automatically turns off in a predetermined order to one Perform load shedding.

In US-A-5.457.591 wird eine Stromüberlast-Schutzschaltung offenbart, in welcher eine Vollwellen-Gleichrichterbrücke zwischen eine Last und eine Stromquelle geschaltet ist. Ein Stromfühlerwiderstand ist zu der Brückenschaltung parallelgeschaltet, um die Größe des in der Last fließenden Stroms zu messen. Wenn ein Überlastfehler auftritt, steuert der an dem Stromfühlerwiderstand hervorgerufene Spannungsabfall einen Nebenschlussregler an, so dass dieser eine optische Trennschaltung einschaltet, um einen Kondensator in eine RC-Zeitgeberschaltung zu entladen. Hierdurch wird eine Schmitt-Triggerschaltung ausgelöst, welche den Stromfluss zur Last unterbricht. Der Nebenschlussregler schaltet anschließend die optische Trennschaltung aus, was bewirkt, dass sich der Kondensator bis zu einer vorgegebenen Höhe auflädt, bei welcher die Schmitt-Triggerschaltung betätigt wird, die den Stromfluss durch die Last ermöglicht.US-A-5,457,591 discloses a current overload protection circuit in which a full wave rectifier bridge between a load and a power source is connected. A current sensor resistor is connected in parallel to the bridge circuit, to the size of the in the load of flowing electricity to eat. If an overload error occurs, the one caused at the current sensor resistor controls Voltage drop to a shunt regulator so that this one optical isolator turns on to convert a capacitor into a RC timer circuit to unload. This triggers a Schmitt trigger circuit, which interrupts the flow of current to the load. The shunt regulator switches subsequently the optical isolator circuit, which causes the capacitor up to a predetermined height charges, where the Schmitt trigger circuit actuated that allows current to flow through the load.

In jüngster Zeit wurden die Relais des mit Widerstandsheizelementen und Bimetallelementen ausgestatteten Typs durch elektrische Überlastrelais ersetzt. Ein solches Relais wird in dem dem gleichen Inhaber erteilten Patent US-A-5.179.495 (EP-A-0.469.207) offenbart. Eine selbstangetriebene Mehrphasenschaltungs-Schutzvorrichtung, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen und parallelgeschalteten Stromwandlern umfasst, ist so beschaffen, dass diese jeweils einer Phase einer mehrphasigen Last zugeordnet sind. Die Stromwandler stellen Signale zur Verfügung, welche jeweils den in der zugehörigen Phase fließenden Strom repräsentieren. Wenn eine vorgegebene Bedingung, zum Beispiel ein Phasenausfall, erkannt wird, wird in Reaktion auf ein Fehlersignal, das von einer Fehlererkennungsschaltung erzeugt wird, ein Schalter betätigt, welcher den Stromfluss zur Last unterbricht. Es ist eine Stromversorgungsschaltung für die Fehlererkennungsschaltung vorgesehen und an eine elektrische Anschlussklemme angeschlossen.Recently, the relays the one equipped with resistance heating elements and bimetal elements Type replaced by electrical overload relays. Such a relay is in the patent granted to the same owner US-A-5,179,495 (EP-A-0.469.207). A self-powered multiphase circuit protection device, which are a multitude of interconnected and connected in parallel Current transformers includes, is designed so that each one Phase are assigned to a multi-phase load. The current transformers provide signals which each the in the associated Phase flowing Represent electricity. If a predetermined condition, for example a phase failure, is recognized is in response to an error signal from an error detection circuit is generated, a switch is actuated, which interrupts the flow of current to the load. It is a power supply circuit for the Fault detection circuit provided and to an electrical connection terminal connected.

Die Ausgänge einer solchen Schaltungsanordnung haben normalerweise eine relativ niedrige Stromstärke, und demzufolge kann, damit der Ausgang den Strom in der Schützspule steuern kann, ein elektrisch-mechanischer Schalter erforderlich sein.The outputs of such a circuit arrangement usually have a relatively low amperage, and consequently, so that the output can carry the current in the contactor coil can control, an electrical-mechanical switch required his.

In einem Falle bleibt ein Überlastrelais, nachdem es ausgelöst worden ist, in einer geöffneten Position, wodurch es den Stromfluss zum Schütz verhindert, und muss manuell zurückgesetzt werden. Gewöhnlich wird ein Druckknopf verwendet, so dass ein Bediener den Druckknopf drücken kann, um ein Rücksetzen des Systems zu bewirken, indem er die Kontakte des Überlastrelais schließt, um den Stromfluss zur Schützspule wieder zu ermöglichen, wodurch wiederum die Kontakte des Schützes geschlossen werden und das elektrische Gerät mit Strom versorgt wird.In one case, an overload relay remains after it fired has been in an open Position, which prevents the flow of current to the contactor, and must be done manually reset become. Usually a push button is used so that an operator presses the button to press can to reset of the system by the contacts of the overload relay closes around the current flow to the contactor coil again to enable which in turn closes the contacts of the contactor and the electrical device is powered.

In Zeiten einer Überlast werden dem Stand der Technik entsprechende Überlastrelais normalerweise ausgelöst, nachdem die Überlast eine Zeitlang aufgetreten ist. Diese verzögerte Auslösung hilft, eine Fehlauslösung bei kleineren Schwankungen oder einer Rauschstörung in den Signalen zu verhindern. Diese Relais geben jedoch normalerweise während der Zwischenzeit zwischen der ersten Erkennung einer Überlast und der Auslösung des Relais kein Warnsignal und keinen Alarm aus. Daher bemerkt der Benutzer nicht, dass Überlasten auftreten, und kann keine Korrekturmaßnahmen ergreifen, um ein Auslösen zu verhindern.In times of overload, prior art overload relays are normally triggered after the overload has occurred for a period of time. This delayed triggering helps to prevent false triggering in the event of minor fluctuations or noise in the signals. However, these relays normally give in the meantime between the first detection of an overload and the triggering of the Re release no warning signal and no alarm. Therefore, the user does not notice that overloads occur and cannot take corrective action to prevent tripping.

In Zeiten von Phasenausfällen werden dem Stand der Technik entsprechende Relais normalerweise ausgelöst, nachdem während eines relativ kurzen Zeitraums ein Phasenausfall vorgelegen hat. Bei dem Stand der Technik entsprechende Relais werden jedoch RC-Zeitgeberschaltungen verwendet, um diese Verzögerungsdauern zu bestimmen. Da RC-Zeitgeberschaltungen empfindlich gegenüber Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit sind, kann sich die RC-Zeitkonstante infolge solcher Änderungen ändern, was zu Fehlauslösungen führen kann, wodurch wiederum der Motor beschädigt werden kann.In times of phase failures state of the art relays normally trip after while there has been a phase failure for a relatively short period of time. However, relays corresponding to the prior art become RC timer circuits used this delay periods to determine. Because RC timer circuits are sensitive to changes of temperature and humidity, the RC time constant can change as a result of such changes change what to false triggers can lead, which in turn damages the engine can be.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Es ist wünschenswert, ein Überlastrelais bereitzustellen, das automatisch zurückgesetzt wird, nachdem es ausgelöst worden ist. In solchen Fällen sendet eine automatische Rücksetzschaltung periodisch ein Rücksetzsignal an einen Auslösemechanismus, um das Relais ohne Betätigung eines Rücksetzdruckkknopfes oder eines ähnlichen Mechanismus automatisch zurückzusetzen.It is desirable to have an overload relay which will automatically reset after it triggered has been. In such cases sends an automatic reset circuit periodically a reset signal a trigger mechanism, around the relay without actuation a reset push button or something similar Reset mechanism automatically.

Es ist weiterhin wünschenswert, dass ein Überlastrelais ein Überlast-Warnsignal oder ein Phasenausfall-Warnsignal zur Verfügung stellt, bevor die Auslösung des Relais erfolgt. Durch diese Warnung kann der Benutzer darüber informiert werden, dass eine Überlast oder ein Phasenausfall aufgetreten ist, und sie ermöglicht, dass Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, bevor der Motor abgeschaltet wird.It is still desirable that an overload relay an overload warning signal or a Phase failure warning signal is available before triggering the Relay occurs. This warning can inform the user of this be that an overload or a phase failure has occurred and it enables that corrective action be taken before the engine is switched off.

Außerdem ist es wünschenswert, dass bei einem Überlastrelais genaue Zeitgeberschaltungen verwendet werden, die weniger empfindlich gegenüber Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit sind.It is also desirable that with an overload relay accurate timing circuits are used that are less sensitive towards changes of temperature and humidity.

Es ist ebenfalls wünschenswert, ein zuverlässiges und genaues Überlastrelais in Form einer kompakten Baugruppe bereitzustellen, welches wirtschaftlich hergestellt werden kann.It is also desirable a reliable and accurate overload relay To provide in the form of a compact assembly, which is economical can be manufactured.

Überdies ist es wünschenswert, ein Überlastrelais bereitzustellen, welches genau eingestellt werden kann, so dass es bei zuvor gewählten Überlastwerten ausgelöst wird.moreover is it desirable an overload relay provide which can be set exactly so that it with previously selected overload values triggered becomes.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Überwachungsvorrichtung bereit, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform überwacht ein Überlastrelais eine Drehstromlast, normalerweise einen Motor. Das Überlastrelais umfasst eine Vielzahl von Stromfühlerschaltungen, die jeweils einem Phaseneingang der Last zugeordnet sind, um ein Signal zur Verfügung zu stellen, welches den Strom zum jeweiligen Phaseneingang repräsentiert. Es sind Summiermittel vorgesehen, um diese Eingangssignale zu empfangen und ein Signal zur Verfügung zu stellen, welches mit dem Mittelwert des Stroms zu den Phaseneingängen verknüpft ist. Eine Stromversorgungsschaltung bewirkt, dass ein Referenzsignal zur Verfügung gestellt wird, und eine RC-Schaltung ist an die Summiermittel angeschlossen. Ein Komparator ist sowohl mit dem Referenzsignal als auch mit der RC-Schaltung verbunden, um ein Signal von der letzteren mit dem Referenzsignal zu vergleichen und ein Überlastsignal zur Verfügung zu stellen, wenn das Strommittelwert-Signal anzeigt, dass eine Überlast vorliegt. Ein Schalter spricht auf das Überlastsignal an und ist so beschaffen, dass er verwendet werden kann, um den Leistungsfluss zu der Last zu unterbrechen, mit welcher das Überlastrelais gekoppelt werden kann.The present invention provides a monitoring device ready as defined in claim 1. In a preferred one Embodiment monitors an overload relay a three-phase load, usually a motor. The overload relay includes a variety of current sensor circuits, which are each assigned to a phase input of the load Signal available to represent, which represents the current to the respective phase input. Summing means are provided to receive these input signals and a signal available which is linked to the mean value of the current to the phase inputs. A power supply circuit causes a reference signal to disposal is set, and an RC circuit is connected to the summing means. A comparator is with both the reference signal and the RC circuit connected to a signal from the latter to the Compare reference signal and an overload signal is available too when the average current signal indicates that an overload is present. A switch responds to the overload signal and is so procure that it can be used to power flow to interrupt the load to which the overload relay is coupled can.

Vorzugsweise ist die Stromversorgungsschaltung mit den Stromgebern verbunden, um elektrische Energie von ihnen zu erhalten. Vorzugsweise sind die Stromgeber Stromwandler, sind miteinander in Parallelschaltung verbunden und sind andererseits mit der Stromversorgungsschaltung und dem Eingang derselben in Reihe geschaltet.Preferably the power supply circuit connected to the current transmitters to get electrical energy from them to obtain. The current transmitters are preferably current transformers connected to each other in parallel and are on the other hand with the power supply circuit and the input thereof in series connected.

Vorzugsweise ist zwischen dem Stromwandler und der Stromversorgungsschaltung eine Spannungsklemmvorrichtung zwischengeschaltet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsklemmvorrichtung eine Zener-Diode. Bei einer Ausführungsform ist eine Leistungsvernichter-Schaltung an die Spannungsklemmvorrichtung angeschlossen, um die Verlustleistung in derselben zu verringern.Is preferably between the current transformer and the power supply circuit a voltage clamp interposed. In a preferred embodiment, the tension clamp is a zener diode. In one embodiment is a power dissipation circuit to the voltage clamping device connected to reduce the power loss in the same.

Vorzugsweise umfasst das Überlastrelais der vorliegenden Erfindung eine Fehlererkennungs-Schaltungsanordnung, die mit den Stromfühlervorrichtungen, insbesondere den Stromwandlern, und mit den Summiermitteln verbunden ist, um den Ausfall einer Phase an irgendeinem der Phaseneingänge zu erkennen. Vorzugsweise umfasst die besagte Schaltungsanordnung eine Vielzahl von Komparatoren, jeweils einen für jede Phase der Last, und es ist eine Eingangsschaltung für jeden Komparator vorgesehen. Jede Eingangsschaltung ist mit einer entsprechenden Stromfühlerschaltung verbunden, um das Stromsignal für die zugehörige Phase zu empfangen, und mit dem Summiermittel, um das Strommittelwert-Signal zu empfangen, und stellt dem entsprechenden Komparator ein mit der Summe derselben zusammenhängendes Signal zur Verfügung.The overload relay preferably comprises the present invention an error detection circuit arrangement, the one with the current sensing devices, especially the current transformers, and connected to the summing means is to detect the failure of a phase at any of the phase inputs. Said circuit arrangement preferably comprises a multiplicity of comparators, one for each phase of the load, and it is an input circuit for each comparator provided. Each input circuit has a corresponding one The current sensing circuit connected to the current signal for the associated Receive phase and with the summing means to get the current average signal and receives the corresponding comparator with the Sum of the same Signal available.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen den Komparatoren und dem Schalter digitale Impulsverlängerungsschaltungen zwischengeschaltet und wandeln Impulsfolgen von den Komparatoren in Gleichstromsignale um, die anzeigen, ob Strom in dem entsprechenden Zweig vorhanden ist. Die digitalen Impulsverlängerungsschaltungen sind mit einem digitalen Phasenausfall-Zeitgeber verbunden, welcher ein Phasenausfallsignal abgibt, nachdem während der Dauer eines vorgegebenen Zeitintervalls ein Phasenausfall erkannt worden ist. Dies verhindert, dass das Relais bei geringfügigen Schwankungen oder einem Rauschen in den Signalen ausgelöst wird.In a preferred embodiment, digital pulse extension circuits are interposed between the comparators and the switch and convert pulse trains from the comparators into DC signals indicating whether there is current in the corresponding branch. The digital pulse extension circuits are connected to a digital phase failure timer which emits a phase failure signal after a phase failure has been detected for the duration of a predetermined time interval. This prevents the relay from minor Fluctuations or noise in the signals is triggered.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Überlast- und Phasenausfall-Warnschaltungen vorgesehen, um ein Warnsignal auszugeben, wenn eine Überlast- oder Phasenausfall-Bedingung erkannt worden ist. In den meisten Fällen werden, da eine Verzögerung zwischen einer anfänglichen Überlast- oder Phasenausfall-Bedingung und der Auslösung des Relais vorhanden ist (so dass Fehlauslösungen verhindert werden), diese Warnsignale vor der Auslösung des Relais ausgegeben und können daher den Bediener warnen, dass eine Überlast oder ein Phasenausfall eingetreten ist, wodurch sie dem Benutzer ermöglichen, vor der Auslösung eine Korrekturmaßnahme durchzuführen.According to another aspect of Invention are overload and phase loss warning circuits are provided to provide a warning signal output when an overload or phase failure condition has been detected. In most make be because of a delay between an initial overload or phase failure condition and the triggering of the relay is present (so that false triggers be prevented), these warning signals before the triggering of the Relays are issued and can therefore warn the operator that an overload or a phase failure has occurred, causing it to the user enable, before triggering a corrective action perform.

Weitere Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird.Other advantages will come from the following Description can be seen, which in conjunction with the accompanying drawings is given.

Beschreibung der Zeichnungendescription of the drawings

Die beigefügten Zeichnungen, welche mit in die Patentbeschreibung einbezogen sind und einen Bestandteil derselben darstellen, zeigen eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgend gegebenen ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dazu, die Hauptmerkmale der Erfindung zu erläutern.The attached drawings, which with are included in the patent description and a component thereof show a presently preferred embodiment of the invention and serve together with the general given above Description and detailed description of the preferred embodiment given below to explain the main features of the invention.

1 ist ein Stromlaufplan eines gemäß der Erfindung hergestellten Überlastrelais. 1 Figure 3 is a circuit diagram of an overload relay made in accordance with the invention.

2 ist ein Blockschaltbild einer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten integrierten Schaltung; und 2 Figure 3 is a block diagram of an integrated circuit made in accordance with the present invention; and

3 ist eine graphische Darstellung des Widerstands eines Potentiometers in Abhängigkeit von der Drehung des Potentiometerdrehknopfes gemäß der Erfindung. 3 is a graphical representation of the resistance of a potentiometer as a function of the rotation of the potentiometer knob according to the invention.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDescription of the preferred embodiment

Eine als Beispiel dienende Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Überlastrelais ist allgemein in schematischer Form in 1 dargestellt. Dasselbe ist im Allgemeinen dazu bestimmt, mit einer Drehstromlast gekoppelt zu werden, obwohl seine Verwendung nicht darauf beschränkt ist. Mit 10, 12 und 14 sind Phasenleiter bezeichnet, welche an die Last (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Einzelne Stromwandler 16, 18 und 20 sind jeweils einem der Leiter 10, 12 und 14 zugeordnet und über den Leiter 22 parallelgeschaltet.An exemplary embodiment of an overload relay made in accordance with the present invention is shown generally in schematic form in FIG 1 shown. The same is generally intended to be coupled to a three-phase load, although its use is not so limited. With 10 . 12 and 14 are phase conductors that are connected to the load (not shown). Individual current transformers 16 . 18 and 20 are each one of the leaders 10 . 12 and 14 assigned and via the leader 22 connected in parallel.

Jedem der Stromwandler 16, 18 und 20 ist ein Stromfühlerwiderstand 24 zugeordnet. Zwischen jedem Stromwandler 16, 18 und 20 und seinem zugehörigen Stromfühlerwiderstand 24 ist jeweils eine Verzweigung 26, 28 oder 30 angeordnet, von der ein Signal, welches den durch die zugehörige Phase fließenden Strom repräsentiert, abgenommen werden kann. Dioden 31 und 32 dienen als Gleichrichter für die Signale für jede der Phasen, so dass ein Gleichstromsignal auf der Leitung 22 vorhanden ist, welche wiederum mit einer ersten Stromversorgungsschaltung verbunden ist, die allgemein mit 34 bezeichnet ist. Eine elektrische Spannungsklemmvorrichtung in der Form einer Zener-Diode 36 ist zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und der ersten Stromversorgungsschaltung 34 angeordnet, insbesondere zwischen dem Gleichrichter, der durch die Dioden 31 und 32 gebildet wird, und der ersten Stromversorgungsschaltung 34.Each of the current transformers 16 . 18 and 20 is a current sensor resistor 24 assigned. Between each current transformer 16 . 18 and 20 and its associated current sensor resistance 24 is a branch in each case 26 . 28 or 30 arranged, from which a signal which represents the current flowing through the associated phase can be taken. diodes 31 and 32 serve as a rectifier for the signals for each of the phases, leaving a DC signal on the line 22 is present, which in turn is connected to a first power supply circuit, generally with 34 is designated. An electrical voltage clamp device in the form of a Zener diode 36 is between the common node and the first power supply circuit 34 arranged, in particular between the rectifier through the diodes 31 and 32 is formed, and the first power supply circuit 34 ,

Die erste Stromversorgungsschaltung 34 umfasst einen Ballastwiderstand 38 und einen Kondensator 44 zum Speichern von Spannung. Eine zweite Stromversorgungsschaltung, die allgemein mit 48 bezeichnet ist, gewährleistet eine zweite Stromquelle zur Stromversorgung der Fehler-Schaltungsanordnung während eines Fehlers (wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird). Die zweite Stromversorgungsschaltung umfasst eine Diode 40 und einen Kondensator 42 zum Speichern von Energie. Der Kondensator 44 der ersten Stromversorgungsschaltung 34 ist von der zweiten Stromversorgungsschaltung 48 mittels der Diode 41 isoliert. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, verhindert dies, dass sich die im Kondensator 44 gespeicherte Spannung während eines Fehlers zu schnell verringert.The first power supply circuit 34 includes a ballast resistor 38 and a capacitor 44 for storing voltage. A second power supply circuit, generally with 48 provides a second power source to power the fault circuitry during a fault (as will be described in more detail below). The second power supply circuit comprises a diode 40 and a capacitor 42 for storing energy. The condenser 44 the first power supply circuit 34 is from the second power supply circuit 48 by means of the diode 41 isolated. As will be described in more detail below, this prevents that in the capacitor 44 stored voltage decreased too quickly during an error.

Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst das Relais eine integrierte Schaltung 50. Wie in 2 dargestellt, enthält die integrierte Schaltung 50 eine Phasenausfall-Erkennungsschaltung 100; eine Unterspannungs-Sperrschaltung 130; eine Überlast-Warnschaltung 140; einen Oszillatorkreis 150; eine Selbstrücksetz-Schaltung 160; eine Drehstromkomparatorschaltung 180; und eine Ausgangstreiberschaltung 190.In the preferred embodiment, the relay comprises an integrated circuit 50 , As in 2 shown contains the integrated circuit 50 a phase failure detection circuit 100 ; an undervoltage blocking circuit 130 ; an overload warning circuit 140 ; an oscillator circuit 150 ; a self-reset circuit 160 ; a three-phase comparator circuit 180 ; and an output driver circuit 190 ,

Die Unterspannungs-Sperrschaltung 130 umfasst einen ersten Abschnitt 132, welcher eine Referenzspannung V + zur Verfügung stellt. Diese Spannung wird als eine Referenzspannung für die verschiedenen Komponenten in den 1 und 2 verwendet, die mit der Bezeichnung V + versehen sind. Die Sperrschaltung 130 umfasst auch einen zweiten Abschnitt, welcher einen Komparator 134 und Spannungsteilerwiderstände 136 und 138 umfasst. Die Widerstände 136 und 138 sind so geschaltet, dass sie Strom von der ersten Stromversorgungsschaltung 34 erhalten und daraus ein proportionales Spannungssignal mit der Bezugszahl 139 ableiten. Das Spannungssignal 139 wird dem Komparator 134 zum Vergleich mit dem Referenzspannungssignal V + zur Verfügung gestellt. Der Komparator 134 liefert immer dann ein Signal "Strom OK", wenn das Spannungssignal 139 größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist und das Referenzspannungssignal V+ stabil ist. Die Unterspannungs-Sperrschaltung 130 wird verwendet, um eine Fehlauslösung des Überlastrelais zu verhindern, wenn das Referenzsignal nicht stabil ist. Die Unterspannungs-Sperrschaltung 130 sorgt außerdem dafür, dass der Kondensator 42 über ausreichend Energie verfügt, um die Magnetspule auszulösen.The undervoltage blocking circuit 130 includes a first section 132 , which provides a reference voltage V +. This voltage is used as a reference voltage for the various components in the 1 and 2 used, which are labeled V +. The blocking circuit 130 also includes a second section, which is a comparator 134 and voltage divider resistors 136 and 138 includes. The resistances 136 and 138 are connected to receive current from the first power supply circuit 34 received and from it a proportional voltage signal with the reference number 139 derived. The voltage signal 139 becomes the comparator 134 provided for comparison with the reference voltage signal V +. The comparator 134 always delivers a signal "current OK" when the voltage signal 139 is greater than or equal to a predetermined value and the reference voltage signal V + is stable. The undervoltage blocking circuit 130 is used to trigger a mistake of the overload prevent trelais if the reference signal is not stable. The undervoltage blocking circuit 130 also ensures that the capacitor 42 has enough energy to trigger the solenoid.

Der Drehstromverstärker 170 der integrierten Schaltung 50, welcher einen invertierenden Operationsverstärker 172 umfasst, funktioniert im Zusammenwirken mit der in 1 dargestellten diskreten Verstärkerschaltung, die allgemein mit der Bezugszahl 80 bezeichnet ist. Diese Vorrichtung ist so beschaffen, dass sie die Signale von den Verzweigungen 26, 28 und 30 addiert und verstärkt. Genauer, Signale von den Verzweigungen 26, 28 und 30, welche negativ sind, werden einer Summierverzweigung 46 zugeführt, welche als ein Eingang mit dem invertierenden Operationsverstärker 172 in der integrierten Schaltung verbunden ist. Der resultierende positive Ausgang vom Verstärker 172 ist dann proportional zum Mittelwert der in den einzelnen Leitern 10, 12 und 14 fließenden Ströme. Außerdem ist eine einstellbare Rückkopplung, welche ein Potentiometer 82 umfasst, ist ebenfalls zwischen der Summierverzweigung 46 und dem zum Verstärker führenden Ausgang zwischengeschaltet. Dies ermöglicht dem Benutzer, die Schaltungsanordnung so einzustellen, dass sie das Relais bei einer gewählten Motorüberlast-Stromstärke auslöst.The three-phase amplifier 170 the integrated circuit 50 which has an inverting operational amplifier 172 includes, works in cooperation with the in 1 Discrete amplifier circuit shown, generally with the reference number 80 is designated. This device is designed to receive the signals from the branches 26 . 28 and 30 added and reinforced. More specifically, signals from the branches 26 . 28 and 30 which are negative become a summation branch 46 fed which as an input to the inverting operational amplifier 172 is connected in the integrated circuit. The resulting positive output from the amplifier 172 is then proportional to the mean value in the individual conductors 10 . 12 and 14 flowing currents. There is also an adjustable feedback, which is a potentiometer 82 is also between the summing branch 46 and the output leading to the amplifier. This allows the user to set the circuitry to trip the relay at a selected motor overload current.

Wie für Fachleute leicht zu erkennen ist, ist aufgrund der Rückkopplungsanordnung des Verstärkers 172 der Einstellwert des Überlaststromes umgekehrt proportional zum Widerstand des Potentiometers. Das heißt, wenn sich der Widerstand des Potentiometers verringert, wächst der Einstellwert der Amperezahl, und umgekehrt. Da jedoch die Stromstärke zum Widerstand reziprok ist, hat, wenn der Widerstand des Potentiometers relativ niedrig ist (und die Amperezahl relativ groß), eine geringe Änderung des Widerstandes eine große Auswirkung auf den Einstellwert der Stromstärke. Andererseits hat, wenn der Widerstand des Potentiometers relativ hoch ist (und die Amperezahl relativ klein), eine Änderung des Widerstandes eine geringere Auswirkung auf den Einstellwert der Stromstärke. Deshalb ist es bei höheren Einstellwerten der Stromstärke schwierig, das Potentiometer genau einzustellen, da kleine Änderungen des Widerstandes erhebliche Änderungen des Einstellwertes der Stromstärke zur Folge haben. Dies trifft insbesondere deshalb zu, weil statische Überlastrelais gewöhnlich klein und kompakt sind und daher kleine Potentiometer aufweisen.As will be readily appreciated by those skilled in the art, is due to the amplifier's feedback arrangement 172 the set value of the overload current is inversely proportional to the resistance of the potentiometer. This means that when the resistance of the potentiometer decreases, the set value of the amperage increases, and vice versa. However, since the current to the resistor is reciprocal, if the resistance of the potentiometer is relatively low (and the amperage is relatively large), a small change in the resistance has a large effect on the current value setting. On the other hand, if the resistance of the potentiometer is relatively high (and the amperage is relatively small), a change in the resistance has less effect on the current setting value. It is therefore difficult to set the potentiometer precisely at higher current values, since small changes in the resistance result in significant changes in the current value. This is particularly true because static overload relays are usually small and compact and therefore have small potentiometers.

Um dieses Problem zu verringern, ändert das Potentiometer 82 vorzugsweise seinen Widerstand, wenn es eingestellt wird, so dass es eine Auswirkung auf die Einstellwerte der Stromstärke hat, die einem linearen Verlauf näher kommt. Dies ermöglicht dem Benutzer, das Potentiometer 82 genauer auf einen vorgegebenen Einstellwert der Stromstärke einzustellen, insbesondere bei relativ großen Einstellwerten der Stromstärke. 3 zeigt den bevorzugten Widerstand des Potentiometers 82 als Funktion der Drehung des Potentiometerdrehknopfes. In diesem Beispiel kann der Knopf aus einer Position von 0 Grad in eine Position von 280 Grad gedreht werden, und der Widerstand des Potentiometers nimmt als eine Funktion der Drehung des Knopfes ab. Im Unterschied zu herkömmlichen Potentiometern erhöht sich jedoch, wenn der Knopf gedreht wird, der Widerstand des Potentiometers 82 mit einer ersten Geschwindigkeit, und danach, ab einer bestimmten Position der Drehung des Knopfes, ändert er sich mit einer zweiten Geschwindigkeit.To reduce this problem, the potentiometer changes 82 preferably its resistance when it is adjusted so that it has an effect on the current intensity settings that is closer to a linear curve. This enables the user to use the potentiometer 82 to be set more precisely to a predetermined current value setting, in particular in the case of relatively large current value settings. 3 shows the preferred resistance of the potentiometer 82 as a function of the rotation of the potentiometer knob. In this example, the knob can be rotated from a 0 degree position to a 280 degree position and the resistance of the potentiometer decreases as a function of the knob rotation. In contrast to conventional potentiometers, however, when the knob is turned, the resistance of the potentiometer increases 82 at a first speed, and then, after a certain position of the knob rotation, it changes at a second speed.

Genauer, und wie in 3 dargestellt ist, erhöht sich der Widerstand des Potentiometers 82 als Funktion der Drehung des Knopfes bis ungefähr zu einer Drehung des Knopfes von 140 Grad (was ungefähr 50 Prozent der maximalen Drehung entspricht) mit einer Geschwindigkeit, und mit einer anderen Geschwindigkeit von einer Drehung des Knopfes von ungefähr 140 Grad bis zu einer Drehung des Knopfes von ungefähr 280 Grad. Demzufolge hat sich der Widerstand des Potentiometers, wenn der Drehknopf des Potentiometers 82 bis zu ungefähr 50 Prozent seiner maximalen Drehung gedreht ist, weniger als bis 50 Prozent seines Maximums erhöht. Von diesem Punkt ab, wenn der Knopf über 50 Prozent hinaus gedreht wird, erhöht sich der Widerstand mit einer größeren Geschwindigkeit bis zu etwa 100 Prozent seines maximalen Wertes. Dagegen weisen herkömmliche Potentiometer normalerweise eine einzige, lineare Geschwindigkeit der Änderung des Widerstandes während der gesamten Drehung des Knopfes auf. Das zwei Geschwindigkeiten aufweisende Potentiometer 82 erleichtert es dem Benutzer, spezielle Werte der Überlast mit Hilfe des Drehknopfes des Potentiometers einzustellen, insbesondere in der Nähe der minimalen Widerstandseinstellungen des Potentiometers (welche den maximalen Überlast-Bemessungswerten des Relais entsprechen).More specifically, and as in 3 is shown, the resistance of the potentiometer increases 82 as a function of rotating the knob up to approximately 140 degrees of knob rotation (which is approximately 50 percent of the maximum rotation) at one speed and at a different rate from approximately 140 degrees of knob rotation to a knob rotation of about 280 degrees. As a result, the resistance of the potentiometer when the knob of the potentiometer 82 is rotated up to about 50 percent of its maximum rotation, less than up to 50 percent of its maximum. From this point on, when the knob is turned over 50 percent, the resistance increases at a faster rate up to about 100 percent of its maximum value. In contrast, conventional potentiometers typically have a single, linear rate of change in resistance throughout the rotation of the knob. The two-speed potentiometer 82 makes it easier for the user to set specific overload values using the potentiometer knob, especially near the minimum resistance settings of the potentiometer (which correspond to the maximum overload ratings of the relay).

Natürlich ist für Fachleute leicht zu erkennen, dass das Potentiometer 82 so gestaltet werden könnte, dass es andere Geschwindigkeiten der Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Drehung des Knopfes aufweist, um im Wesentlichen dieselbe Wirkung zu erzielen, z. B. gemäß einer Exponentialfunktion, einer nichtlinearen Funktion, mehreren linearen Funktionen (mehr als zwei) usw. Das offenbarte Potentiometer mit zwei linearen Geschwindigkeiten der Änderung soll nur als Beispiel dienen. Entsprechend ist auch das offenbarte Potentiometer mit einer Drehung des Knopfes von 0 bis 280 Grad nur als Beispiel zu betrachten, da ein beliebiger Typ eines Stellwiderstandes verwendet werden kann.Of course, it is easy for experts to recognize that the potentiometer 82 could be designed to have different rates of resistance change depending on the rotation of the knob to achieve substantially the same effect, e.g. B. according to an exponential function, a non-linear function, several linear functions (more than two) etc. The disclosed potentiometer with two linear speeds of change is only intended as an example. Accordingly, the disclosed potentiometer with a turn of the knob from 0 to 280 degrees is only to be regarded as an example, since any type of variable resistor can be used.

Der Ausgang vom Verstärker 172 ist mit einer RC-Schaltung verbunden, welche aus Widerständen 54 und 56 und einem Kondensator 58 besteht, und wird dann der Phasenausfall-Erkennungsschaltung 180 in der integrierten Schaltung zugeführt. Genauer, dieses Signal wird einem Überlast-Komparator 182 zugeführt, wo es mit dem Referenzspannungssignal V + verglichen wird. Der Komparator 182 weist eine eingebaute Hysterese auf, um eine Oszillation zu verhindern. Die Anordnung ist so beschaffen, dass, wenn das Signal anzeigt, dass der Strommittelwert das Referenzspannungssignal V + um einen vorgegebenen Wert überschreitet, ein Überlastsignal dem Ausgang 184 des Überlast-Komparators 182 zugeführt wird. Der Ausgang 184 ist wiederum mit der Ausgangstreiberschaltung 190 verbunden, insbesondere mit dem Eingang eines ODER-Gatters 192, und der Ausgang des ODER-Gatters 192 ist wiederum mit dem Eingang eines UND-Gatters 194 verbunden, zusammen mit dem Eingang von der Unterspannungs- Sperrschaltung 130, welcher anzeigt, ob der Wert des Stroms "OK" ist. Falls beide Bedingungen vorliegen, liefert das UND-Gatter 194 ein Überlastsignal zum Einschalten eines Ausgangstreibers 196, welcher einen MOSFET umfasst. Der Ausgangstreiber 196 ist mit einem Transistorschalter 92 verbunden und betätigt ihn, und dieser ist wiederum in Reihe mit einer Fehlerspule 94 und mit der zweiten Spannungsversorgung geschaltet.The output from the amplifier 172 is connected to an RC circuit, which consists of resistors 54 and 56 and a capacitor 58 exists, and then becomes the phase loss detection circuit 180 fed into the integrated circuit. More specifically, this signal is an overload comparator 182 fed where it is with the Refe limit voltage signal V + is compared. The comparator 182 has built-in hysteresis to prevent oscillation. The arrangement is such that when the signal indicates that the average current value exceeds the reference voltage signal V + by a predetermined value, an overload signal is output 184 of the overload comparator 182 is fed. The exit 184 is again with the output driver circuit 190 connected, in particular to the input of an OR gate 192 , and the output of the OR gate 192 is again with the input of an AND gate 194 connected, together with the input from the undervoltage blocking circuit 130 , which indicates whether the value of the current is "OK". If both conditions are met, the AND gate delivers 194 an overload signal to turn on an output driver 196 , which comprises a MOSFET. The output driver 196 is with a transistor switch 92 connected and operated, and this in turn is in series with a fault coil 94 and connected to the second power supply.

Demzufolge wird, wenn das den Strommittelwert repräsentierende Signal das Referenzspannungssignal V + um einen vorgegebenen Wert überschreitet und der Wert des Stroms "OK" ist, die Fehlerspule erregt, so dass sie auf herkömmliche Weise mechanisch das Relais auslöst. Der den MOSFET umfassende Ausgangstreiber 196 wird verwendet, um zum Transistorschalter 92 einen Impuls zu senden, dessen Dauer ausreichend ist, um die Funktion der Fehlerspule 94 freizugeben. Die Hysterese bei den Komparatoren 182 und 134 sorgt für eine Impulsdauer von ausreichender Länge, um die Auslösung des Relais sicherzustellen.As a result, when the signal representing the mean current value exceeds the reference voltage signal V + by a predetermined value and the value of the current is "OK", the fault coil is energized so that it mechanically triggers the relay in a conventional manner. The output driver that includes the MOSFET 196 is used to switch to transistor 92 to send an impulse, the duration of which is sufficient for the function of the error coil 94 release. The hysteresis of the comparators 182 and 134 ensures a pulse duration of sufficient length to ensure that the relay trips.

Es ist anzumerken, dass die aus den Widerständen 54 und 56 und dem Kondensator 58 bestehende RC-Schaltung einen Speicher zur Verfügung stellt, um zu bestimmen, ob innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Auslösung erfolgt ist, und zu bewirken, dass die Schaltung mit größerer Schnelligkeit ausgelöst wird, wenn dies der Fall war. Sie gewährleistet auch eine Verzögerung, um dem Auftreten kurzzeitiger Überlastbedingungen Rechnung zu tragen, wie etwa während eines Anlaufs, wenn die Last eventuell mehr Strom aufnimmt. Die Zeitkonstante der RC-Schaltung, welche die Widerstände 54 und 56 und den Kondensator 58 umfasst, ist relativ groß, so dass eine relativ langsame Entladung des Kondensators 58 gewährleistet wird. Infolgedessen ist, wenn kurz vor einer Auslösung, die durch einen erneuten Anstieg des Strommittelwertes bestimmt wird, bereits eine Auslösung vorgelegen hat, der Kondensator 58 nicht vollständig entladen und lädt sich schneller bis zu dem Wert auf, der schließlich die Auslösung des MOSFET-Ausgangstreibers 196 bewirkt. Offensichtlich erfolgt die erneute Auslösung um so schneller, je kürzer die zwischen der vorhergehenden Auslösung und der gegenwärtigen Auslösung vergangene Zeit ist, wie etwa bei wiederholten Anlaufvorgängen. Dieses Merkmal ist dazu bestimmt, eine Überhitzung der Last zu verhindern, welche eintreten würde, wenn die Auslösezeit unter allen Umständen konstant bliebe. In einem solchen Falle würden innerhalb eines kurzen Zeitraums aufeinanderfolgende Auslösungen keine ausreichende Kühlung der Last ermöglichen, so dass eine Beschädigung hervorgerufen werden könnte.It should be noted that those from the resistors 54 and 56 and the capacitor 58 existing RC circuit provides a memory to determine whether tripping has occurred within a predetermined time interval and to cause the circuit to be triggered with greater speed if this was the case. It also provides a delay to accommodate short-term overload conditions, such as during a start-up when the load may draw more current. The time constant of the RC circuit, which is the resistances 54 and 56 and the capacitor 58 is relatively large, so that a relatively slow discharge of the capacitor 58 is guaranteed. As a result, if there is a trip shortly before a trip determined by a renewed increase in the mean current value, the capacitor is 58 does not fully discharge and charges faster to the value that will eventually trigger the MOSFET output driver 196 causes. Obviously, the shorter the time that elapsed between the previous trip and the current trip, the faster the new trip, such as in the case of repeated start-up processes. This feature is designed to prevent the load from overheating, which would occur if the trip time remained constant under all circumstances. In such a case, successive trips within a short period of time would not allow sufficient cooling of the load, so that damage could be caused.

Es ist weiterhin anzumerken, dass, wenn die Fehlerspule erregt ist, die erste und die zweite Stromversorgungsschaltung über die Diode 40, den Kondensator 42 und die Magnetspule 94 kurzgeschlossen sind. Infolgedessen nimmt die Spannung der ersten Stromversorgungsschaltung während des Zeitraums, in dem die Fehlerspule erregt ist, allmählich ab. Wenn sich die Spannung der ersten Stromversorgungsschaltung so weit verringert, dass sie kleiner als die Referenzspannung V + wird, setzt der Komparator 134 der Sperrschaltung 130 des Signal "Strom OK" auf L-Pegel. Diese Bedingung wird als Eingang an das UND-Gatter 194 angelegt, welches seinerseits den Ausgangstreiber 196 zurücksetzt, der wiederum den Transistorschalter 92 zurücksetzt und die Fehlerspule 94 entregt. Dadurch wird verhindert, dass während einer Unterspannungsbedingung eine Selbsthaltung (Latching) des Ausgangstreibers 196 erfolgt, was zur Folge haben würde, dass die erste Stromversorgungsschaltung kurzgeschlossen wird, was verhindern könnte, dass die erste Stromversorgungsschaltung jemals die normale Betriebsspannung erreicht.It should also be noted that when the fault coil is energized, the first and second power supply circuits are via the diode 40 , the capacitor 42 and the solenoid 94 are short-circuited. As a result, the voltage of the first power supply circuit gradually decreases during the period in which the error coil is energized. When the voltage of the first power supply circuit decreases so much that it becomes lower than the reference voltage V +, the comparator sets 134 the blocking circuit 130 of the "Current OK" signal at L level. This condition is used as an input to the AND gate 194 created, which in turn is the output driver 196 resets the transistor switch 92 resets and the fault coil 94 de-energized. This prevents the output driver from latching during an undervoltage condition 196 occurs, which would result in the first power supply circuit being short-circuited, which could prevent the first power supply circuit from ever reaching the normal operating voltage.

Das Überlastrelais stellt auch ein Mittel zur Auslösung zur Verfügung, wenn eine oder mehrere Phasen ausfallen. Das heißt, wenn der Stromfluss in einer der Leitungen 10, 12 oder 14 unterbrochen wird, so wird diese Bedingung erkannt und verursacht eine Auslösung unabhängig von einer eventuellen entsprechenden Erhöhung in den beiden funktionsfähig gebliebenen Phasen.The overload relay also provides a means to trip if one or more phases fail. That is, when the current flows in one of the lines 10 . 12 or 14 is interrupted, this condition is recognized and triggers regardless of any corresponding increase in the two functional phases.

Genauer, drei Komparatoren 101, 102 und 103 in der Phasenausfall-Erkennungsschaltung 100 sind jeweils so geschaltet, dass sie Signale empfangen, welche die Summe des Stroms durch die zugehörige Phase und des Strommittelwertes durch alle Phasen repräsentieren, wie in den 1 und 2 dargestellt ist. Wie aus 2 zu erkennen ist, ist der Eingang des Komparators 103 ein Leiter 106, welcher wiederum mit einer Verzweigung 108 von zwei Widerständen 110 und 112 verbunden ist. Der Widerstand 112 kann mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 172 verbunden sein, um von diesem das Strommittelwert-Signal zu empfangen, während der Widerstand 110 mit der Verzweigung 30 verbunden sein kann, um von diesem das Signal zu empfangen, welches den Strom in der zugehörigen Phase repräsentiert. Hierzu analoge, ähnlich geschaltete Leiter und Widerstände stellen den Komparatoren 101 und 102 Eingänge zur Verfügung.More specifically, three comparators 101 . 102 and 103 in the phase loss detection circuit 100 are each switched in such a way that they receive signals which represent the sum of the current through the associated phase and the mean current value through all phases, as in FIGS 1 and 2 is shown. How out 2 the input of the comparator can be seen 103 a leader 106 which in turn has a branch 108 of two resistors 110 and 112 connected is. The resistance 112 can with the output of the operational amplifier 172 connected to receive the current average signal therefrom while the resistor 110 with the branching 30 can be connected to receive from it the signal which represents the current in the associated phase. Analog, similarly connected conductors and resistors provide the comparators 101 and 102 Inputs available.

Die Ausgänge von den Komparatoren 101, 102 und 103 sind jeweils mit einer Impulsverlängerungsschaltung 114, 116 und 118 verbunden. Vorzugsweise bestehen die Impulsverlängerungsschaltungen 114, 116 und 118 aus digitalen Zeitgebern. Die von den Komparatoren 101, 102 und 103 kommenden Ausgänge werden den Rücksetz-Eingängen der digitalen Zeitgeber 114, 116 und 118 zugeführt. Die digitalen Zeitgeber sind so beschaffen, dass, wenn der Rücksetz-Eingang auf L-Pegel bleibt, der Zeitgeber eine Timeout-Sequenz beginnt und nach einem vorgegebenen Zeitintervall, oder genauer, nachdem er eine vorgegebene Anzahl von Taktsignalen erhalten hat, den nichtinvertierten Ausgang erhöht (und den invertierten Ausgang absenkt). Falls der Zeitgeber während dieses Intervalls ein Rücksetzsignal erhält, wird der Zeitgeber zurückgesetzt, und er startet die Timeout-Sequenz neu. Der invertierte Ausgang des Zeitgebers ist ein Spiegelbild. Infolgedessen ist leicht einzusehen, dass, wenn die Phase in den Leitern 10, 12 und 14 vorhanden ist, von den Komparatoren 101, 102 und 103 Impulssignale ausgegeben werden. Diese Impulssignale setzen die digitalen Zeitgeber 114, 116 und 118 zurück, wodurch verhindert wird, dass die Zeitgeber eine Timeout-Sequenz vollenden. Infolgedessen bleiben die invertierten Ausgänge der Zeitgeber 114, 116 und 118 auf H-Pegel.The outputs from the comparators 101 . 102 and 103 are each with a pulse extension circuit 114 . 116 and 118 connected. The pulse extension circuits preferably exist 114 . 116 and 118 from digital timers. The one from the comparators 101 . 102 and 103 upcoming outputs will be the reset inputs of the digital timers 114 . 116 and 118 fed. The digital timers are designed so that when the reset input remains low, the timer begins a timeout sequence and after a predetermined time interval, or more precisely after receiving a predetermined number of clock signals, increases the non-inverted output (and lowers the inverted output). If the timer receives a reset signal during this interval, the timer is reset and it restarts the timeout sequence. The inverted output of the timer is a mirror image. As a result, it is easy to see that when the phase in the ladder 10 . 12 and 14 is present by the comparators 101 . 102 and 103 Pulse signals are output. The digital timers set these pulse signals 114 . 116 and 118 back, which prevents the timers from completing a timeout sequence. As a result, the inverted outputs of the timers remain 114 . 116 and 118 at H level.

Die invertierten Ausgänge der digitalen Impulsverlängerungsschaltungen 114, 116 und 118 sind mit den Eingängen eines NAND-Gatters 120 verbunden, das wiederum mit einem NAND-Gatter 122 verbunden ist, welches auch ein Signal von der Unterspannungs-Sperrschaltung 130 empfängt, welches anzeigt, der Strom "OK" ist. In 2 ist weiterhin ein optionales Phasenausfall-Freigabesignal 123 dargestellt. Dieses optionale Signal wird auch dem NAND-Gatter 122 zugeführt und wirkt als ein Steuersignal.The inverted outputs of the digital pulse stretching circuits 114 . 116 and 118 are with the inputs of a NAND gate 120 connected, which in turn with a NAND gate 122 which is also a signal from the undervoltage blocking circuit 130 receives, which indicates the current is "OK". In 2 is still an optional phase loss enable signal 123 shown. This optional signal is also sent to the NAND gate 122 fed and acts as a control signal.

Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 122 wird dem Rücksetz-Eingang eines Phasenausfall-Zeitgebers 124 zugeführt. Vorzugsweise ist der Phasenausfall-Zeitgeber 124 ein digitaler Zeitgeber.The output signal of the NAND gate 122 becomes the reset input of a phase loss timer 124 fed. Preferably the phase out timer is 124 a digital timer.

Folglich ist leicht einzusehen, dass, wenn irgendeines der Signale am Eingang des NAND-Gatters 122 L-Pegel aufweist, dem Rücksetz-Eingang des Zeitgebers 124 ein Signal mit H-Pegel zugeführt wird, was einen Zeitablauf des Zeitgebers verhindert, was bewirkt, dass der nichtinvertierte Ausgang 126 des Zeitgebers 124 auf L-Pegel bleibt. Daher ist leicht einzusehen, dass, wenn das optionale Phasenausfall-Freigabesignal 123 L-Pegel aufweist, der Zeitgeber 124 ein Rücksetz-Signal mit H-Pegel erhält und nicht in der Lage ist, seinen nichtinvertierten Ausgang auf H-Pegel zu setzen. Dasselbe trifft auch zu, wenn das Signal "Strom OK" L-Pegel aufweist. Ebenso bleibt, wenn die Phase in den Leitern 10, 12 und 14 vorhanden ist, der Ausgang des NAND-Gatters 120 auf L-Pegel, was wiederum zur Folge hat, dass der Ausgang des NAND-Gatters 122 auf H-Pegel bleibt, was einen Zeitablauf des Zeitgebers verhindert.Consequently, it is easy to see that if any of the signals at the input of the NAND gate 122 L level, the reset input of the timer 124 an H level signal is applied, which prevents the timer from timing out, causing the non-inverted output 126 of the timer 124 remains at L level. Therefore, it is easy to see that when the optional phase failure enable signal 123 L level, the timer 124 receives a reset signal at H level and is unable to set its non-inverted output to H level. The same applies if the signal "Current OK" is L level. Likewise, if the phase remains in the ladders 10 . 12 and 14 is present, the output of the NAND gate 120 to L level, which in turn has the consequence that the output of the NAND gate 122 remains at H level, which prevents the timer from timing out.

Es ist jedoch leicht einzusehen, dass, wenn in einem der Leiter 10, 12 oder 14 ein Phasenausfall erfolgt, der Ausgang des NAND-Gatters 120 H-Pegel aufweist. Wenn das Signal "Strom OK" und das optionale Phasenausfall-Freigabesignal 123 ebenfalls H-Pegel haben, wird dem Zeitgeber 124 ein Rücksetz-Signal mit L-Pegel zugeführt. Dies bewirkt, dass der Zeitgeber seine Timeout-Sequenz startet und nach einer vorgegebenen Anzahl von Taktsignalen seinen nichtinvertierten Ausgang 126 auf H-Pegel setzt. Der digitale Zeitgeber 124 ist so beschaffen, dass, wenn das Rücksetz-Signal auf L-Pegel gesetzt wird, der nichtinvertierte Ausgang 126 des Zeitgebers nach einer vorgegebenen Anzahl von Taktzyklen, vorzugsweise ca. 2 bis 2,9 Sekunden, nachdem das Rücksetz-Signal L-Pegel angenommen hat, auf H-Pegel gesetzt wird. Diese zeitliche Verzögerung verhindert eine Fehlauslösung.However, it is easy to see that when in one of the leaders 10 . 12 or 14 a phase failure occurs, the output of the NAND gate 120 H level. If the signal "power OK" and the optional phase failure enable signal 123 the timer also has an H level 124 a reset signal with L level is supplied. This causes the timer to start its timeout sequence and its non-inverted output after a predetermined number of clock signals 126 set to H level. The digital timer 124 is such that when the reset signal is set to L level, the non-inverted output 126 of the timer is set to H level after a predetermined number of clock cycles, preferably approximately 2 to 2.9 seconds after the reset signal has assumed the L level. This time delay prevents false triggering.

Der nichtinvertierte Ausgang 126 des Zeitgebers 124 wird der Ausgangstreiberschaltung 190 zugeführt, insbesondere dem Eingang des ODER-Gatters 192. Wie oben beschrieben, wird der Ausgang des ODER-Gatters 192 dem UND-Gatter 194 zugeführt, zusammen mit dem von der Unterspannungs-Sperrschaltung 130 kommenden Eingangssignal, welches anzeigt, ob der Wert des Stroms "OK" ist. Falls beide Bedingungen vorliegen, liefert das UND-Gatter 194 ein Überlastsignal an den MOSFET-Ausgangstreiber 196, welcher einen Transistorschalter 92 betätigt, der mit der Fehlerspule 94 in Reihe geschaltet ist.The non-inverted output 126 of the timer 124 becomes the output driver circuit 190 fed, in particular the input of the OR gate 192 , As described above, the output of OR gate 192 becomes the AND gate 194 supplied, along with that from the undervoltage blocking circuit 130 incoming input signal, which indicates whether the value of the current is "OK". If both conditions are met, the AND gate delivers 194 an overload signal to the MOSFET output driver 196 which is a transistor switch 92 operated, the with the error coil 94 is connected in series.

Demzufolge wird, wenn in wenigstens einem der Leiter 10, 12 oder 14 ein Phasenausfall auftritt und der Phasenausfall eine bestimmte Zeit andauert, vorzugsweise etwa 2 bis 2,9 Sekunden, die Fehlerspule erregt, so dass sie auf herkömmliche Weise auf magnetischem Wege das Relais auslöst. Auch in diesem Falle wird der MOSFET-Ausgangstreiber 196 verwendet, um zum Transistorschalter 92 einen Impuls zu senden, dessen Dauer ausreichend ist, um die Funktion der Fehlerspule 94 freizugeben. Die Hysterese beim Komparator 134 sorgt für eine Impulsdauer von ausreichender Länge, um die Auslösung des Relais sicherzustellen.Accordingly, when in at least one of the conductors 10 . 12 or 14 a phase failure occurs and the phase failure continues for a period of time, preferably about 2 to 2.9 seconds, which energizes the fault coil so that it triggers the relay in a conventional manner by magnetic means. In this case too, the MOSFET output driver 196 used to go to transistor switch 92 to send an impulse, the duration of which is sufficient for the function of the error coil 94 release. The hysteresis at the comparator 134 ensures a pulse duration of sufficient length to ensure that the relay trips.

Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Impulsverlängerungsschaltungen 114, 116 und 118 sowie der Phasenausfall-Zeitgeber 124 aus digitalen Zeitgebern in der integrierten Schaltung, anstatt aus diskreten RC-Schaltungs-Zeitgebern. Digitale Zeitgeber sind im Allgemeinen genauer als RC-Zeitgeber und weniger empfindlich gegenüber Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit, und die Wahrscheinlichkeit, dass sie während der Herstellung oder bei der Verwendung verunreinigt werden, ist geringer. Außerdem können digitale Zeitgeber in einer integrierten Schaltung realisiert werden, was Platz spart und eine effiziente und reproduzierbare Herstellung erleichtert. Infolgedessen gewährleisten die digitalen Zeitgeber 114, 116, 118 und 124 in der integrierten Schaltung 50 eine zuverlässige Schaltung in einem kleinen und kostengünstigen Baustein.In the preferred embodiment, the pulse stretching circuits exist 114 . 116 and 118 as well as the phase failure timer 124 from digital timers in the integrated circuit, rather than from discrete RC circuit timers. Digital timers are generally more accurate than RC timers, less sensitive to changes in temperature and humidity, and less likely to be contaminated during manufacture or use. In addition, digital timers can be implemented in an integrated circuit, which saves space and facilitates efficient and reproducible production. As a result, the digital timers ensure 114 . 116 . 118 and 124 in the integrated circuit 50 a reliable Circuit in a small and inexpensive module.

Der Oszillator 152 im Oszillatorkreis 150 erzeugt ein Taktsignal 154. Das Taktsignal 154 wird jedem der digitalen Zeitgeber 114, 116, 118 und 124 zugeführt, um die Zeitgeber auf herkömmliche Weise zu takten.The oscillator 152 in the oscillator circuit 150 generates a clock signal 154 , The clock signal 154 becomes each of the digital timers 114 . 116 . 118 and 124 fed to clock the timers in a conventional manner.

Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält das Überlastrelais eine Überlast-Warnschaltung, die allgemein mit der Bezugszahl 140 bezeichnet ist und vor der Auslösung des Relais ein Warnsignal zur Verfügung stellt. Genauer, der Ausgang des Verstärkers 172, welcher den Mittelwert des in den einzelnen Leitern 10, 12 und 14 fließenden Stroms repräsentiert, wird in einen Komparator 142 eingespeist. Dieses Signal wird mit dem Referenzsignal V + verglichen, welches ebenfalls in den Komparator 142 eingespeist wird. Dieser ist so beschaffen, dass, wenn das den Strommittelwert repräsentierende Signal die Referenzspannung V + um einen vorgegebenen Betrag übersteigt, ein Signal vom Komparator 142 ausgegeben wird, welcher wiederum mit einem Eingang eines UND-Gatters 146 verbunden ist. Der Komparator weist Hysterese auf, um eine Oszillation zu verhindern. Das von der Sperrschaltung 130 kommende Signal, welches anzeigt, ob der Wert des Stromes "OK" ist, ist ebenfalls mit einem Eingang des UND-Gatters 146 verbunden. Falls beide Bedingungen vorliegen, gibt das UND-Gatter 146 ein Signal an ein Gatter eines MOSFET-Treibers 148 aus, welches wiederum einen Warnsignal-Pfad zum gemeinsamen Bezugspotenzial schließt. Dieser Warnsignal-Pfad kann verwendet werden, um einen Signalpfad für einen akustischen oder optischen Alarm (nicht dargestellt) auf eine herkömmliche Weise zu schließen. Dadurch wird dem Benutzer eine sofortige Warnung zur Verfügung gestellt, dass eine Überlastbedingung eingetreten ist, bevor das Relais ausgelöst wird, was die Einleitung einer Korrekturmaßnahme ermöglichen kann.In the preferred embodiment, the overload relay includes an overload warning circuit, generally identified by the reference number 140 is indicated and provides a warning signal before the relay trips. More specifically, the output of the amplifier 172 , which is the mean of that in each ladder 10 . 12 and 14 represented flowing current, is in a comparator 142 fed. This signal is compared with the reference signal V +, which is also in the comparator 142 is fed. This is such that when the signal representing the mean current value exceeds the reference voltage V + by a predetermined amount, a signal from the comparator 142 is output, which in turn has an input of an AND gate 146 connected is. The comparator has hysteresis to prevent oscillation. That from the blocking circuit 130 incoming signal, which indicates whether the value of the current is "OK", is also with an input of the AND gate 146 connected. If both conditions exist, the AND gate gives 146 a signal to a gate of a MOSFET driver 148 which in turn closes a warning signal path to the common reference potential. This warning signal path can be used to close a signal path for an audible or visual alarm (not shown) in a conventional manner. This provides the user with an immediate warning that an overload condition has occurred before the relay trips, which may allow a corrective action to be taken.

Eine gesonderte Warnschaltung zur Warnung bei Phasenausfall ist in der 2 allgemein mit der Bezugszahl 210 bezeichnet. Genauer, der Ausgang des NAND-Gatters 122, welcher, wie oben beschrieben, während eines Phasenausfalls in irgendeinem der Leiter 10, 12 oder 14 L-Pegel aufweist, ist mit einem Inverter 212 verbunden. Der Inverter 212 invertiert das vom NAND-Gatter 122 kommende Signal und speist dieses Signal in das Gatter des MOSFET-Treibers 214 ein, welcher wiederum einen Phasenausfall-Signalpfad zum gemeinsamen Bezugspotenzial schließt. Dieser Pfad zum gemeinsamen Bezugspotenzial kann verwendet werden, um einen Signalpfad für einen akustischen oder optischen Alarm (nicht dargestellt) auf eine herkömmliche Weise zu schließen. Infolgedessen kann, wenn ein Phasenausfall in irgendeinem der Leiter 10, 12 oder 14 aufgetreten ist, ein Phasenausfall-Signal ausgegeben werden. Dieses Signal wird vor Ablauf der Verzögerung ausgegeben, die durch den Phasenausfall-Zeitgeber 124 bewirkt wird. Dadurch wird dem Benutzer eine sofortige Warnung zur Verfügung gestellt, dass ein Phasenausfall erfolgt ist, bevor das Relais ausgelöst wird, was die Einleitung einer Korrekturmaßnahme ermöglichen kann.A separate warning circuit for warning of phase failure is in the 2 generally with the reference number 210 designated. More specifically, the output of the NAND gate 122 which, as described above, during a phase failure in any of the conductors 10 . 12 or 14 L level is with an inverter 212 connected. The inverter 212 inverts that from the NAND gate 122 incoming signal and feeds this signal into the gate of the MOSFET driver 214 a, which in turn closes a phase failure signal path to the common reference potential. This common ground path can be used to close a signal path for an audible or visual alarm (not shown) in a conventional manner. As a result, if there is a phase failure in any of the conductors 10 . 12 or 14 has occurred, a phase failure signal is output. This signal is issued before the delay expires by the phase loss timer 124 is effected. This provides the user with an immediate warning that a phase failure has occurred before the relay trips, which may allow a corrective action to be initiated.

Bei einer Ausführungsform enthält das Überlastrelais eine Leistungsvernichter-Schaltung, welche aus einem Schaltermodus-Treiber 157 im Oszillatorkreis 150, einem Arbeitsspiel-Schalter 158 und einem MOSFET 159 besteht. Der Schaltermodus-Treiber 157 leitet vom Oszillator 152 ein Arbeitsspiel-Signal 156 ab. Dieses Arbeitsspiel-Signal 156 wird dem Gatter des MOSFET 159 zugeführt, welcher wiederum zwischen der ersten Stromversorgungsschaltung 34 und dem gemeinsamen Bezugspotenzial in Reihe geschaltet ist. Infolgedessen ist, wenn das Arbeitsspiel-Signal H-Pegel aufweist, der MOSFET erregt, und die erste Stromversorgungsschaltung ist zum gemeinsamen Bezugspotenzial kurzgeschlossen. Dadurch verringert sich die Verlustleistung in der Zener-Diode 36, was wiederum die Gesamt-Leistungsaufnahme des Relais verringert und die durch das Relais erzeugte Wärme verringert. Das Arbeitsspiel-Signal des Schaltermodus-Treibers 157 kann selektiv geändert werden, indem der Arbeitsspiel-Schalter 158 geschlossen wird. Zum Beispiel kann der Schaltermodus-Treibers 157 so beschaffen sein, dass er ein erstes Arbeitsspiel gewährleistet, wenn der Arbeitsspiel-Schalter 158 geöffnet ist, und ein zweites Arbeitsspiel, wenn der Arbeitsspiel-Schalter 158 geschlossen ist.In one embodiment, the overload relay includes a power wipe circuit that consists of a switch mode driver 157 in the oscillator circuit 150 , a work cycle switch 158 and a MOSFET 159 consists. The switch mode driver 157 derives from the oscillator 152 a work cycle signal 156 from. This work cycle signal 156 becomes the gate of the MOSFET 159 supplied, which in turn between the first power supply circuit 34 and the common reference potential is connected in series. As a result, when the duty cycle signal is high, the MOSFET is energized and the first power supply circuit is short-circuited to the common reference potential. This reduces the power loss in the Zener diode 36 , which in turn reduces the total power consumption of the relay and reduces the heat generated by the relay. The duty cycle signal of the switch mode driver 157 can be selectively changed by using the work cycle switch 158 is closed. For example, the switch mode driver 157 be designed so that it guarantees a first work cycle when the work cycle switch 158 is open, and a second working game when the working game switch 158 closed is.

Zusätzlich kann der Arbeitsspiel-Kontaktstift der integrierten Schaltung ebenfalls mit dem Oszillator 152 verbunden sein, wie in 2 dargestellt. Der Oszillator 152 kann so beschaffen sein, dass während einer Prüfung der Prüfeingang 153 mit dem gemeinsamen Bezugspotenzial verbunden werden kann, wodurch das Standard-Taktsignal 154 gesperrt wird. Dann kann ein separates vorgewähltes Taktsignal über den Arbeitsspiel-Kontaktstift dem Oszillator 152 zugeführt werden, und dieses separate Signal wird dann auf der Taktleitung 154 als Prüfungs-Taktsignal ausgegeben.In addition, the working cycle contact pin of the integrated circuit can also be used with the oscillator 152 be connected as in 2 shown. The oscillator 152 can be such that during an inspection the inspection receipt 153 can be connected to the common reference potential, whereby the standard clock signal 154 is blocked. Then a separate preselected clock signal can be sent to the oscillator via the working contact pin 152 are fed, and this separate signal is then on the clock line 154 output as a test clock signal.

Es ist einzusehen, dass die Leistungsvernichter-Schaltung und die Prüfungstakt-Schaltung der vorliegenden Erfindung vorwiegend in der integrierten Schaltung enthalten sind. Dies ermöglicht eine digitale Implementierung dieser Vorrichtungen, was Platz spart, die Anzahl der Bauelemente verringert und eine effiziente und zuverlässige Herstellung erleichtert.It can be seen that the power wipe circuit and the test clock circuit of the present invention mainly in the integrated circuit are included. This enables one digital implementation of these devices, which saves space, the number of components is reduced and efficient and reliable production is facilitated.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Relais eine Selbstrücksetz-Schaltung, die allgemein mit den Bezugszahlen 160 und 200 bezeichnet ist. Wie in 1 dargestellt, ist die erste Stromversorgungsschaltung mit einer RC-Zeitgeberschaltung verbunden, die durch den Kondensator 202 und den Widerstand 204 bezeichnet ist. Während des normalen Betriebs speichert der Kondensator 202 eine Spannung, die zu der ersten Versorgungsspannung proportional ist. Nach einer Überlast-Auslösungsbedingung verringert sich die am Kondensator 202 vorliegende Spannung über den Widerstand 204. Die Diode 206 stellt ein separates Bezugspotenzial für die Selbstrücksetz-Schaltung her. Dies ermöglicht es der Selbstrücksetz-Schaltung 160 und 200, unabhängig von der restlichen Schaltungsanordnung des Relais, zum Beispiel von den Schaltungen, welche zwischen der ersten Versorgungsspannung und dem Bezugspotenzial geschaltet sind, zu funktionieren.In a preferred embodiment, the relay comprises a self reset circuit, generally designated by the reference numerals 160 and 200 is designated. As in 1 shown, the first power supply circuit is connected to an RC timer circuit through the capacitor 202 and the resistance 204 is designated. The capacitor stores during normal operation 202 a tension leading to the first versor voltage is proportional. After an overload trip condition, that on the capacitor decreases 202 present voltage across the resistor 204 , The diode 206 establishes a separate reference potential for the self-reset circuit. This enables the self-reset circuit 160 and 200 , to function independently of the remaining circuit arrangement of the relay, for example of the circuits which are connected between the first supply voltage and the reference potential.

Die allgemein mit der Bezugszahl 160 bezeichnete Schaltung liefert einen Impuls, wen die durch den Kondensator 202 hergestellte Spannung unter eine Referenzspannung absinkt. Dieser Impuls wird verwendet, um eine Rücksetzspule 208 einzurasten. Genauer, die Spannung am Kondensator 202 ist die durch die Widerstände 161 und 162 aufgeteilte Spannung. Dadurch wird ein Spannungssignal an der Verzweigung 163 festgelegt, welches proportional zum Spannungsabfall am Kondensator 202 ist. Die an der Verzweigung 163 festgelegte Spannung wird als Eingang an einen Komparator 164 angelegt. Außerdem wird durch die Referenz-Schaltungsanordnung 165 eine Selbstrücksetz-Referenzspannung festgelegt, und diese Referenzspannung wird ebenfalls als Eingang an den Komparator 164 angelegt, zum Vergleich mit der an der Verzweigung 163 festgelegten Spannung. Wenn die Spannung an der Verzweigung 163 unter die Referenzspannung absinkt, gibt der Komparator 164 ein Signal an den Impulsgenerator 166 aus, welcher wiederum ein Impulssignal an den Transistorschalter 210 ausgibt, welcher mit der Rücksetzspule 208 in Reihe geschaltet ist. Infolgedessen schließt der Transistorschalter 210, wenn er einen Impuls vom Impulsgenerator 166 erhält, einen Signalpfad vom Kondensator 202 über die Rücksetzspule 208 zu Vsss. Hierdurch wird die Rücksetzspule 208 eingerastet, welche das Relais zurücksetzt.The generally with the reference number 160 designated circuit provides a pulse whom whom through the capacitor 202 manufactured voltage drops below a reference voltage. This pulse is used to set a reset coil 208 lock. More precisely, the voltage across the capacitor 202 is through the resistors 161 and 162 split tension. This creates a voltage signal at the junction 163 set which is proportional to the voltage drop across the capacitor 202 is. The one at the junction 163 specified voltage is used as an input to a comparator 164 created. It also uses the reference circuitry 165 set a self-reset reference voltage, and this reference voltage is also used as an input to the comparator 164 for comparison with the one on the branch 163 specified voltage. When the tension on the junction 163 the comparator gives below the reference voltage 164 a signal to the pulse generator 166 out, which in turn sends a pulse signal to the transistor switch 210 outputs which one with the reset coil 208 is connected in series. As a result, the transistor switch closes 210 when he receives a pulse from the pulse generator 166 receives a signal path from the capacitor 202 via the reset coil 208 to Vsss. This will reset the coil 208 which the relay resets.

Dementsprechend ist leicht einzusehen, dass während eines Fehlers der Spannungsabfall am Kondensator 202 im Laufe der Zeit abnimmt, was wiederum zum Rücksetzen des Relais führt.Accordingly, it is easy to see that the voltage drop across the capacitor during a fault 202 decreases over time, which in turn causes the relay to reset.

Aufgrund des Obenstehenden ist leicht einzusehen, dass ein gemäß der Erfindung hergestelltes Überlastrelais Heizelemente, den Platz für die Unterbringung derselben oder irgendwelche Mittel zum Abführen der von ihnen erzeugten Wärme völlig unnötig macht. Ferner stellt es eine Auslösung im Falle eines Phasenausfalls unabhängig von irgendeiner Erhöhung der Stromstärken in den funktionsfähig gebliebenen Phasen sicher, so dass es eine schnelle Abschaltung ermöglicht, bevor sich irgendein Teil der Last überhitzen kann.Because of the above is easy realize that one according to the invention manufactured overload relay Heating elements, the place for the placement of the same or any means of removing the heat generated by them completely unnecessary. It also triggers in the event of a phase failure regardless of any increase in currents in those that remained functional Phases safely so that it enables quick shutdown before any part of the load can overheat.

Es ist ebenfalls leicht einzusehen, dass die digitalen Zeitgeber 114, 116, 118 und 124 höchst genaue Zeitregelungsfunktionen gewährleisten, welche ihrerseits für ein zuverlässiges und kompaktes elektrisches Relais sorgen, das weniger empfindlich gegenüber Schwankungen von Temperatur und Feuchtigkeit ist. Außerdem liefert die Überlast-Warnschaltung 140 vor der Auslösung des Relais ein Warnsignal. Es ist einzusehen, dass dieses Warnsignal verwendet werden kann, um einen Benutzer vor dem Abschalten der Last zu warnen, so dass, falls gewünscht, Gegenmaßnahmen ergriffen werden könnten. Außerdem sorgt die Selbstrücksetz-Schaltung, die allgemein mit den Bezugszahlen 160 und 200 bezeichnet ist, für ein automatisches Zurücksetzen des Relais nach einer Auslösung. Es ist einzusehen, dass dadurch ein manuelles Zurücksetzen des Relais durch einen Benutzer unnötig werden kann.It is also easy to see that the digital timers 114 . 116 . 118 and 124 Ensure highly accurate timing functions, which in turn ensure a reliable and compact electrical relay that is less sensitive to fluctuations in temperature and humidity. The overload warning circuit also delivers 140 a warning signal before the relay trips. It will be appreciated that this warning signal can be used to warn a user of switching off the load so that countermeasures could be taken if desired. It also provides the self-reset circuit, which is generally referenced 160 and 200 for an automatic reset of the relay after tripping. It can be seen that this can make a manual reset of the relay by a user unnecessary.

In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, die vorliegende Erfindung in rauen Betriebsumgebungen einzusetzen, wie etwa in Umgebungen, in denen hohe Temperaturen herrschen. Deshalb sollten die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Kondensatoren so gebaut sein, dass sie höheren Temperaturen standhalten und dabei einwandfrei funktionieren. Dies bietet auch einen weiteren Vorteil, der darin besteht, dass, wenn das Relais gemäß der vorliegenden Erfindung in einem bestimmten Temperaturbereich mit für höhere Temperaturen ausgelegten Kondensatoren verwendet wird, die Kondensatoren eine wesentlich höhere Lebensdauer haben werden als Kondensatoren, die für niedrigere Temperaturen ausgelegt sind. Dies liegt daran, dass die Bemessungs-Lebensdauern von Kondensatoren normalerweise von der Bemessungsspannung und der Bemessungstemperatur abhängen und sich bei Kondensatoren, welche bei Spannungen und Temperaturen betrieben werden, die niedriger als die Bemessungswerte sind, die Lebensdauer wesentlich verlängert.In certain cases it is desirable that use the present invention in harsh operating environments, such as for example in environments with high temperatures. Therefore should be the capacitors used in the present invention be built to withstand higher temperatures withstand and function perfectly. This also offers Another advantage is that when the relay according to the present Invention in a certain temperature range with for higher temperatures designed capacitors is used, the capacitors one much higher Have lifespans than capacitors for lower ones Temperatures are designed. This is because the design life spans of capacitors normally on the rated voltage and the rated temperature depend and with capacitors, which with voltages and temperatures are operated that are lower than the rated values that Service life significantly extended.

Tatsächlich werden bei der bevorzugten Ausführungsform im Überlastrelais gemäß der vorliegenden Erfindung Kondensatoren verwendet, die für 105 Grad Celsius ausgelegt sind. Dies stellt eine genaue Funktion sogar in Umgebungen mit hoher Temperatur (z. B. um 85 Grad Celsius) sicher und gewährleistet eine wesentlich längere Lebensdauer der Kondensatoren. Ebenso sind die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Kondensatoren vorzugsweise für Spannungen von 25 Volt GS ausgelegt, obwohl die an die Kondensatoren der vorliegenden Erfindung angelegten Spannungen im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 14,5 Volt GS liegen. Dies bewirkt ebenfalls eine Verringerung der Ausfallraten und eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer der Kondensatoren.Indeed, the preferred embodiment in the overload relay according to the present Invention used capacitors designed for 105 degrees Celsius are. This provides accurate function even in high environments Temperature (e.g. around 85 degrees Celsius) safe and guaranteed a much longer one Capacitor life. Likewise, those in the present Invention capacitors used preferably for voltages designed by 25 volts GS, although those connected to the capacitors of the present Invention voltages generally range from about 14.5 Volt GS lie. This also causes a reduction in failure rates and a substantial extension the life of the capacitors.

Um die Haltbarkeit und Lebensdauer der in dem Überlastrelais verwendeten Leiterplatten und elektrischen Bauteile zu erhöhen, können die Leiterplatten und Bauteile durch Eintauchen oder Beschichten mit einem Schutzüberzug versehen werden, wie etwa aus Silikon oder Polyurethan.To the durability and lifespan the one in the overload relay PCBs and electrical components used can increase the Printed circuit boards and components by immersion or coating with a protective cover be provided, such as silicone or polyurethane.

Schließlich ist, obwohl die Erfindung als eine Überlast-Schutzvorrichtung für eine Mehrphasen-Last beschrieben wurde, für Fachleute leicht einzusehen, dass dieselbe auch beim Einphasenlast-Schutz Verwendung finden kann. In einem solchen Falle ist es lediglich erforderlich, einen Einphasenleiter durch die drei Stromwandler 16, 18 und 20 hindurchzuführen, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen, soweit sie den Überlastschutz betreffen.Finally, although the invention has been described as an overload protection device for a multi-phase load, it is easy for a person skilled in the art ensure that it can also be used for single-phase load protection. In such a case, it is only necessary to connect a single-phase conductor through the three current transformers 16 . 18 and 20 to carry out to achieve the advantages of the invention in so far as they relate to overload protection.

Claims (24)

Überwachungsvorrichtung für wenigstens einen Phasenleiter (10, 12, 14), welcher eine Induktionsmaschine mit Strom versorgt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Stromfühlerschaltung (16, 18, 20, 24) zur Bereitstellung wenigstens eines Signals, wobei diese Signale jeweils für ein Stromsignal in einem der besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleiter (10, 12, 14) repräsentativ ist; einen Schalter (94) zum Trennen des besagten, wenigstens einen Phasenleiters (10, 12, 14) von der besagten Maschine; einen Schalter (208) zum Verbinden des besagten, wenigstens einen Phasenleiters (10, 12, 14) mit der besagten Maschine; eine mit der besagten Stromfühlerschaltung (16, 18, 20, 24) verbundene Fehlererkennungsschaltung (50) zur Betätigung des Trennschalter (94) in Reaktion auf wenigstens eine vorgegebene Bedingung des Stromsignals; und eine Rücksetzschaltung (160, 200) zur automatischen Aktivierung des besagten Verbindungsschalters (208), nachdem der besagte Trennschalter (94) betätigt worden ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Stromversorgungsschaltung (34) umfasst, die so geschaltet ist, dass sie durch die besagte Fühlerschaltung (16, 18, 20, 24) mit Strom versorgt wird; und dadurch, dass die besagte Rücksetzschaltung (160, 200) umfasst: eine Selbstrücksetz-Referenzschaltung (165), die mit der besagten Stromversorgungsschaltung (34) gekoppelt ist, zur Erzeugung eine Selbstrücksetz-Referenzspannung; eine RC-Zeitgeberschaltung (202, 204), die mit der besagten Stromversorgungsschaltung (34) auf eine solche Weise gekoppelt ist, dass der Kondensator (202) während des normalen Betriebs eine zur Stromversorgungs-Spannung (Vcc) proportionale Spannung speichert und sich über den Widerstand (204) entlädt, wenn der Trennschalter (94) die besagten Phasenleiter (10, 12, 14) von der besagten Maschine getrennt hat; und einen Komparator (164), der so geschaltet ist, dass er die besagte Selbstrücksetz-Referenzspannung und eine zur Spannung des Kondensators (202) proportionale Spannung (163) empfängt, wobei der Ausgang des Komparators (164) so geschaltet ist, dass er in Reaktion auf ein Absinken der zur Spannung des Kondensators (202) proportionalen Spannung (163) unter die besagte Selbstrücksetz-Referenzspannung automatisch den besagten Verbindungsschalter (208) betätigt.Monitoring device for at least one phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) which supplies power to an induction machine, the device comprising: a current sensor circuit ( 16 . 18 . 20 . 24 ) to provide at least one signal, these signals each for a current signal in one of said phase conductors comprising at least one phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) is representative; a switch ( 94 ) for separating said at least one phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) from said machine; a switch ( 208 ) for connecting said at least one phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) with said machine; one with said current sensor circuit ( 16 . 18 . 20 . 24 ) connected error detection circuit ( 50 ) to operate the disconnector ( 94 ) in response to at least one predetermined condition of the current signal; and a reset circuit ( 160 . 200 ) for automatic activation of the said connection switch ( 208 ) after said disconnector ( 94 ) has been operated; characterized in that the device further comprises a power supply circuit ( 34 ) which is switched in such a way that it is activated by said sensor circuit ( 16 . 18 . 20 . 24 ) is powered; and in that said reset circuit ( 160 . 200 ) includes: a self-reset reference circuit ( 165 ) connected to said power supply circuit ( 34 ) is coupled to generate a self-reset reference voltage; an RC timer circuit ( 202 . 204 ) connected to said power supply circuit ( 34 ) is coupled in such a way that the capacitor ( 202 ) stores a voltage proportional to the power supply voltage (V cc ) during normal operation and is transferred via the resistor ( 204 ) discharges when the disconnector ( 94 ) said phase conductors ( 10 . 12 . 14 ) disconnected from said machine; and a comparator ( 164 ), which is switched so that it the said self-reset reference voltage and one to the voltage of the capacitor ( 202 ) proportional voltage ( 163 ), with the output of the comparator ( 164 ) is switched so that in response to a drop in the voltage to the capacitor ( 202 ) proportional voltage ( 163 ) under the said self-reset reference voltage automatically the said connection switch ( 208 ) operated. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rücksetzschaltung (160, 200) eine RC-Zeitgeberschaltung umfasst, die so beschaffen ist, dass sie das Signal der sich verringernden Spannung erzeugt.Monitoring device according to claim 1, wherein the reset circuit ( 160 . 200 ) comprises an RC timer circuit which is designed to generate the signal of the decreasing voltage. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die RC-Zeitgeberschaltung einen Kondensator aufweist, der so ausgelegt ist, dass er bei bis zu 105 Grad Celsius und 25 Volt GS funktioniert.monitoring device according to claim 1, wherein the RC timer circuit has a capacitor which is designed so that at to 105 degrees Celsius and 25 volts GS works. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die RC-Zeitgeberschaltung mit einer Schutzschicht überzogen ist.monitoring device according to claim 1, wherein the RC timer circuit covered with a protective layer is. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fehlererkennungsschaltung (50) eine Phasenausfall-Erkennungsschaltung (100) umfasst, welche digitale Impulsverlängerungsschaltungen (114, 116, 118) aufweist.Monitoring device according to claim 1, wherein the error detection circuit ( 50 ) a phase failure detection circuit ( 100 ) which digital pulse extension circuits ( 114 . 116 . 118 ) having. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die vorgegebene Bedingung ein Phasenausfall ist.monitoring device according to claim 5, wherein the predetermined condition is a phase failure. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Bedingung darin besteht, dass wenigstens eines der besagten Stromsignale einen vorgegebenen Wert überschreitet.monitoring device according to claim 1, wherein the predetermined condition is that at least one of said current signals exceeds a predetermined value. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Fehlererkennungsschaltung (50) ein Potentiometer (82) umfasst, welches so eingestellt werden kann, dass der vorgegebene Wert einer unzulässig starken Erhöhung des Stroms in wenigstens einem der besagten Phasenleiter (10, 12, 14) entspricht.Monitoring device according to claim 7, wherein the error detection circuit ( 50 ) a potentiometer ( 82 ), which can be set so that the predetermined value of an impermissibly strong increase in the current in at least one of said phase conductors ( 10 . 12 . 14 ) corresponds. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Potentiometer (82) einen Widerstand aufweist, der sich mit mehreren linearen Geschwindigkeiten verändert, wenn es verstellt wird.Monitoring device according to claim 8, wherein the potentiometer ( 82 ) has a resistance that changes at multiple linear velocities when adjusted. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Potentiometer (82) einen Widerstand aufweist, der sich mit einer nichtlinearen Geschwindigkeit verändert, wenn es verstellt wird.Monitoring device according to claim 8, wherein the potentiometer ( 82 ) has a resistance that changes at a non-linear speed when it is adjusted. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fehlererkennungsschaltung (50) eine Überlast-Erkennungsschaltung (140) umfasst, welche in Reaktion auf eine unzulässig starke Erhöhung des Stroms in wenigstens einem der Phasenleiter (10, 12, 14) den Trennschalter (94) betätigt.Monitoring device according to claim 1, wherein the error detection circuit ( 50 ) an overload detection circuit ( 140 ) which, in response to an impermissibly strong increase in the current in at least one of the phase conductors ( 10 . 12 . 14 ) the disconnector ( 94 ) operated. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Spannungsermittlungs-Schaltung (130) umfasst, welche unter vorgegebenen Bedingungen die Betätigung des Trennschalters (94) verhindert.The monitoring device according to claim 1, further comprising a voltage detection circuit ( 130 ) which, under specified conditions actuation of the disconnector ( 94 ) prevented. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Spannungsermittlungs-Schaltung (130) mit einer Schutzschicht überzogen ist.Monitoring device according to claim 12, wherein the voltage detection circuit ( 130 ) is covered with a protective layer. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleiter (10, 12, 14) mit einem zugehörigen Strommesswandler (16, 18, 20) gekoppelt ist.Monitoring device according to claim 1, wherein each of said at least one phase conductor comprising phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) with an associated current transducer ( 16 . 18 . 20 ) is coupled. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Warnschaltung (140) umfasst, die so beschaffen ist, dass sie in Reaktion auf wenigstens eine vorgegebene Bedingung des Stromsignals ein Warnsignal ausgibt, wobei das Warnsignal vor der Betätigung des Trennschalters (94) durch die Fehlererkennungsschaltung (50) ausgegeben wird.Monitoring device according to claim 1, further comprising a warning circuit ( 140 ) which is designed in such a way that it outputs a warning signal in response to at least one predetermined condition of the current signal, the warning signal prior to actuation of the isolating switch ( 94 ) by the error detection circuit ( 50 ) is output. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 15, welche ferner eine Summierschaltung umfasst, die ein mit dem Mittelwert des Stroms in den einzelnen besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleitern (10, 12, 14) verknüpftes Signal liefert, wobei die Warnschaltung (140) das mit dem Mittelwert des Stroms in den einzelnen besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleitern (10, 12, 14) verknüpfte Signal mit einem ersten Referenzsignal vergleicht und ein Warnsignal ausgibt, wenn das mit dem Mittelwert des Stroms in den einzelnen besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleitern (10, 12, 14) verknüpfte Signal größer als das erste Referenzsignal ist.Monitoring device according to claim 15, further comprising a summing circuit which comprises a phase conductor (comprising at least one phase conductor) with the mean value of the current in the individual 10 . 12 . 14 ) provides a linked signal, whereby the warning circuit ( 140 ) the phase conductors comprising the mean value of the current in the individual said at least one phase conductor ( 10 . 12 . 14 ) compares the linked signal with a first reference signal and outputs a warning signal if the phase conductors (comprising at least one phase conductor) comprising the mean value of the current in the individual 10 . 12 . 14 ) linked signal is greater than the first reference signal. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die vorgegebene Bedingung ein Phasenausfall ist.monitoring device The claim 15, wherein the predetermined condition is a phase failure is. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 17, welche ferner umfasst: eine Summierschaltung, die ein mit dem Mittelwert des Stroms in den einzelnen besagten, wenigstens einen Phasenleiter umfassenden Phasenleitern (10, 12, 14) verknüpftes Signal liefert; eine Komparatorschaltung (101, 102, 103), die mit der Stromfühlerschaltung (16, 18, 20, 24) gekoppelt ist und mit der Summierschaltung gekoppelt ist; eine digitale Impulsverlängerungsschaltung (114, 116, 118), die mit der Komparatorschaltung (101, 102, 103) gekoppelt ist; UND-Mittel, die mit der digitalen Impulsverlängerungsschaltung (114, 116, 118) gekoppelt sind; und wobei die Warnschaltung (140) mit den UND-Mitteln gekoppelt ist.The monitoring device according to claim 17, further comprising: a summing circuit comprising a phase conductor comprising at least one phase conductor with the mean value of the current in the individual ( 10 . 12 . 14 ) provides linked signal; a comparator circuit ( 101 . 102 . 103 ) with the current sensor circuit ( 16 . 18 . 20 . 24 ) is coupled and is coupled to the summing circuit; a digital pulse extension circuit ( 114 . 116 . 118 ) with the comparator circuit ( 101 . 102 . 103 ) is coupled; AND means connected to the digital pulse stretching circuit ( 114 . 116 . 118 ) are coupled; and the warning circuit ( 140 ) is coupled with the AND funds. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 16 oder Anspruch 18, welche ferner eine mit der besagten Summierschaltung verbundene Verzögerungsschaltung umfasst, die ein verzögertes Signal ausgibt, das für den Mittelwert des Stroms in den besagten Phasenleitern (10, 12, 14) repräsentativ ist, wobei das ausgegebene verzögerte Signal der Fehlererkennungsschaltung (50) zugeführt wird, welche so beschaffen ist, dass sie den Trennschalter (94) betätigt, wenn das verzögerte Signal das Vorliegen einer Überstrombedingung anzeigt.A monitoring device according to claim 16 or claim 18, further comprising a delay circuit connected to said summing circuit which outputs a delayed signal representative of the mean value of the current in said phase conductors ( 10 . 12 . 14 ) is representative, the outputted delayed signal of the error detection circuit ( 50 ) is supplied, which is designed so that it the disconnector ( 94 ) actuated when the delayed signal indicates the presence of an overcurrent condition. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Verzögerungsschaltung eine RC-Zeitgeberschaltung umfasst.monitoring device The claim 19, wherein the delay circuit includes an RC timer circuit. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die RC-Zeitgeberschaltung einen Kondensator umfasst, der so ausgelegt ist, dass er bei Temperaturen bis 105 Grad Celsius funktioniert.monitoring device 21. The claim 20, wherein the RC timer circuit includes a capacitor that is designed to operate at temperatures up to 105 degrees Celsius works. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die RC-Zeitgeberschaltung mit einer Schutzschicht überzogen ist.monitoring device 21. The claim 20, wherein the RC timer circuit covered with a protective layer is. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Verzögerungsschaltung sich an frühere Betätigungen des Trennschalters "erinnert" und den Verbindungsschalter mit einer geringeren Verzögerung betätigt, wenn der Trennschalter zuvor innerhalb eines vorgegebenen vorangegangenen Zeitraums betätigt worden ist.monitoring device of claim 20, wherein the delay circuit remember previous activities of the disconnector "reminds" and the connection switch with less delay actuated, if the circuit breaker is previously within a predetermined previous one Actuated period has been. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 20, welche ferner umfasst: einen Spannungsreferenzsignal-Generator; eine Fehlererkennungsschaltung (50), welche einen ersten Komparator zum Vergleichen des verzögerten Signals mit dem Spannungsreferenzsignal umfasst; und wobei die Warnschaltung einen zweiten Komparator zum Vergleichen des mit Mittelwert des Stroms in dem besagten wenigstens einen Phasenleiter mit dem Spannungsreferenzsignal umfasst.21. The monitoring device of claim 20, further comprising: a voltage reference signal generator; an error detection circuit ( 50 ), which comprises a first comparator for comparing the delayed signal with the voltage reference signal; and wherein the warning circuit comprises a second comparator for comparing the average of the current in said at least one phase conductor with the voltage reference signal.
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