DE824365C

DE824365C - Electrical switchgear

Info

Publication number: DE824365C
Application number: DEJ175A
Authority: DE
Inventors: Arno Ziermann
Original assignee: Joens & Co W H
Current assignee: Joens & Co W H
Priority date: 1949-11-15
Filing date: 1949-11-15
Publication date: 1951-12-10

Description

Elektrische Schalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, die mit Vorteil für Regel-, Meß-, Überwachungs- oder Signalzwecke und sonstige elektrische Anlagen Verwendung findet.Electrical switchgear The invention relates to an electrical Switching device, which is advantageous for regulating, measuring, monitoring or signaling purposes and other electrical systems are used.

Sie beruht auf der Verwendung eines Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Stromquelle. It is based on the use of a dry rectifier as a threshold value-dependent Power source.

Bisher sind Trockengleichrichter für Gleichrichtungszwecke nur in der allgemein bekannten Weise verwendet worden, wobei auf den Gleichrichter stets eine für die Hergabe eines Gleichstromes ausreichend große Wechselspannung zur Einwirkung kam. So far, dry rectifiers for rectification purposes are only available in the well-known manner has been used, always referring to the rectifier an alternating voltage that is sufficiently large to produce a direct current came.

Das Neue an der Erfindung besteht darin, daß an einem Gleichrichter, der einem auf Gleichstrom ansprechenden Schaltelement, beispielsweise einem Meßwerk, einem Relais oder sonstigem Empfangsgerät, parallel geschaltet ist, eine Wechselspannung anliegt, wobei der Gleichrichter als schwellwertabhängige Stromquelle in Wirksamkeit tritt und Gleichstrom über das Schaltelement schickt, je nachdem der Widerstand in dem Zweig des Schaltelementes oder des Wechselspannungszweiges oder die speisende Wechselspannung einen solchen Wert annehmen, daß die an dem Gleichrichter selbst anliegende Wechselspannung die für ein Arbeiten des Gleichrichters oberhalb seines Schwellwertes erforderliche Größe erhält. The novelty of the invention is that on a rectifier, a switching element that responds to direct current, for example a measuring mechanism, a relay or other receiving device, connected in parallel, an alternating voltage is applied, the rectifier being effective as a threshold-dependent current source occurs and sends direct current over the switching element, depending on the resistance in the branch of the switching element or the alternating voltage branch or the feeding AC voltage assume such a value that the rectifier itself AC voltage present that is necessary for the rectifier to work above its Threshold value receives required size.

Diese Ausführung hat wesentliche Vorteile für bestimmte technische Aufgaben. So ist es damit erstmalig möglich, eine einwandfrei arbeitende Thermoelementbruchsicherung bei thermoelektrischen Temperaturregelanlagen auszubilden, wobei außerdem der betriebsmäßige Ausschaltkontakt für den Grenzwert der geregelten Temperatur und nicht, wie seither, eine besondere Abschalteinrichtung die Ausschaltung des geregelten Ofens bei Thermoelementbruch bewirkt. This design has significant advantages for certain technical Tasks. So it is with it possible for the first time, a flawlessly working one To train thermocouple break protection in thermoelectric temperature control systems, in addition, the operational switch-off contact for the limit value of the regulated Temperature and not, as has been the case since then, a special disconnection device of the controlled furnace in the event of a thermocouple break.

Auch für andere technische Aufgaben, beispielsweise für Signalanlagen, wie Polizeinotruf, Feueralarm, Diebstahlschutz 0. dgl., lassen sich nach dieser Ausführung neue, zweckentsprechende Schaltungen ausbilden. Also for other technical tasks, for example for signal systems, such as police emergency calls, fire alarms, anti-theft protection, etc., can be sorted according to this Execution of new, appropriate circuits.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erlãuE, mm zwar zeigt Fig. I die bekannte Kennlinie des Trockengleichrichters, Fis 2 ein Saltschema SchaIt. aß der Erfindung in ganz allgemeiner Ausführung, Fig. 3 ein Schaltschema gemäß der Fig. 2 für ein Meß- oder Regelgerät in Verbindung mit einem Thermoelement zur Verwendung als Thermoelementbruchsicherung, Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einer besonderen Ausführungsform, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 2, welche sich für Signalanlagen, wie Polizeinotruf, Feueralarm, Diebstahlschutz o. dgl., eignet, Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 in einer etwas abgeänderten Form. The invention is explained in more detail with reference to the drawing, although mm shows Fig. I the known characteristic curve of the dry rectifier, Fis 2 a salt schema switch. aß the invention in a very general embodiment, Fig. 3 is a circuit diagram according to the Fig. 2 for a measuring or control device in connection with a thermocouple for use as a thermocouple rupture protection device, FIG. 4 shows the subject of FIG. 3 in a special one Embodiment, FIG. 5 another embodiment of the object of FIG. 2, which are suitable for signal systems, such as police emergency calls, fire alarms, theft protection, etc. Like., Fig. 6 the object of Fig. 5 in a slightly modified form.

Es ist an sich bekannt, daß der Trockengleichrichter eine schwellwertabhängige Gleichstromquelle darstellt, wie sich das aus seiner in Fig. I gezeigten Kennlinie ergibt. Dagegen ist neu die erfindungsgemäße Anwendung des Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Gleichstromquelle für die Erfüllung hierzu geeigneter Schaltaufgaben. It is known per se that the dry rectifier is a threshold value-dependent Direct current source represents, as can be seen from its characteristic curve shown in FIG results. In contrast, the application of the dry rectifier according to the invention is new as a threshold-dependent direct current source for the fulfillment of suitable switching tasks.

In Fig. 2 liegt ein Arbeitszweig a mit einem auf Gleichstrom ansprechenden Empfangsgerät, beispielsweise einem Drehspulmeßwerk oder Gleichstromrelais I, direkt oder über einen Wtiderstand 2 einerseits und ein von einer Wechselstromquelle 8 gebildeter Spannungszweig b direkt oder über einen Widerstand 7 andererseits an den Klemmen 3 und 4 eines Gleichrichters 6. In Fig. 2 is a working branch a with a responsive to direct current Receiving device, for example a moving coil measuring mechanism or DC relay I, directly or via a resistance 2 on the one hand and an alternating current source 8 formed voltage branch b directly or via a resistor 7 on the other hand terminals 3 and 4 of a rectifier 6.

Bei einem bestimmten Betriebszustand, nämlich wenn die Spannung der Wechselstromquelle und die Widerstände in den an dem Gleichrichter anliegenden beiden Zweigen entsprechend bemessen sind, arbeitet der Gleichrichter 6 unterhalb seines Schwellwertes u1 gemäß Fig. I, und es fließt kein Gleichstrom, sondern nur ein Wechselstrom über den aus Empfangsgerät I und Widerstand 2 gebildeten Zweig a der Schaltung. In a certain operating condition, namely when the voltage of the AC power source and the resistors in the two connected to the rectifier Branches are dimensioned accordingly, the rectifier 6 works below his Threshold value u1 according to FIG. I, and no direct current flows, only an alternating current Via branch a of the circuit formed from receiving device I and resistor 2.

Bei einem anderen Betriebszustand dagegen, nämlich wenn der Widerstand in dem aus Empfangsgerät I und Widerstand 2 gebildeten Zweig a oder in dem aus Wechselstromquelle 8 und Widerstand 7 gebildeten Zweig b oder in beiden Zweigen entsprechend sich so verändert oder die Spannung der Wechselstromquelle 8 so vergrößert wird, daß die an den Klemmen 3 und 4 des Gleichrichters 6 anliegende Wechselspannung eine für die Überschreitung des Gleichrichterschwellwertes ausreichende Größe annimmt, dann fließt über den Kreis a des Empfangsgerätes I mit Widerstand 2 außer dem Wechselstrom noch ein Gleichstromanteil entsprechender Größe im Sinne der Erfindung. In another operating state, however, namely when the resistance in branch a formed from receiving device I and resistor 2 or in branch a from alternating current source 8 and resistor 7 formed branch b or in both branches accordingly changed or the voltage of the AC power source 8 is increased so that the AC voltage applied to terminals 3 and 4 of rectifier 6 is one for the excess of the rectifier threshold assumes sufficient size, then flows through the circle a of the receiving device I with resistor 2 in addition to the alternating current nor a direct current component of a corresponding size within the meaning of the invention.

Zu dem in Fig. 3 gezeigten Prinzipschaltbild einer neuen Thermoelementbruchsicherung für Ofenregelung sei vorausgeschickt, daß die bisher bekannten einschlägigen Ausführungen zum größten Teil darauf beruhen, daß bei Thermoelementbruch der Meßwerkzeiger unter eine in der Gegend des Instrumentnullpunktes angebrachte besondere Abschalteinrichtung für den Ofen geführt werden soll. The basic circuit diagram of a new thermocouple break protection device shown in FIG. 3 For furnace control it should be said in advance that the relevant explanations known up to now for the most part based on the fact that in the event of a thermocouple break, the measuring pointer falls below a special switch-off device installed in the area of the instrument zero point should be performed for the furnace.

Abgesehen von dem größeren mechanischen Aufbau des Regelgerätes gegenüber der erfindungsgemäßen Ausführung, die sich der betriebsmäßigen Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur bedient und somit bei dem Regelgerät keine besonderen mechanischen Teile für die Thermoelementbruchsicherung benötigt, besteht noch die Tatsache, daß bei Thermoelementbruch trotz mechanischer Unterbrechung in dem Elementstromkreis zwischen den beiden Restschenkeln des Thermoelementes elektrische Kräfte wirksam sind, welche an dem Meß- bzw. Regelgerät Ausschläge bewirken und ein Ansprechen einer Elementbruchsicherung, die im Bereich des Instrumentnullpunktes ansprechen soll, wirkungslos machen können.Apart from the larger mechanical structure of the control device opposite the embodiment according to the invention, which is the operational shutdown device operated at the limit value of the control temperature and thus none at the control device special mechanical parts are required for the thermocouple rupture protection nor the fact that in the event of a thermocouple break in spite of a mechanical interruption in the element circuit between the two remaining legs of the thermocouple electrical Forces are effective which cause deflections on the measuring or control device and a response of an element rupture device that is in the area of the instrument zero point should address, render ineffective.

Eine andere bekannte Elementbruchsicherung, die sich der betriebsmäßigen Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur bedient, arbeitet nur bei sehr kleinem Elementwiderstand gegenüber dem Widerstand des Regelgerätes halbwegs befriedigend und arbeitet ebenfalls unsicher, wenn bei Elementbruch elektrische Kräfte zwischen den Restschenkeln auftreten. Diese Nachteile entfallen bei der neuen Thermoelementbruchsicherung, die im Prinzip in Fig. 3 dargestellt ist. Das Empfangsgerät I, beispielsweise das Drehspulmeßwerk eines Regelgerätes, bildet mit dem Widerstand 2 den einen Zweig a, und die Wechselstromquelle 8 mit dem Widerstand 7 bildet den anderen an den Klemmen 3 und 4 des Gleichrichters 6 anliegenden Zweig b analog Fig. 2. Hinzugekommen ist noch ein durch das Thermoelement 5 gebildeter Betätigungszweig c. In dem normalen Betriebszustand, wenn das Thermoelement in Ordnung ist, schließt es vermöge seines geringen Widerstandes gegenüber dem aus Meßwerk I mit Widerstand 2 gebildeten relativ hochohmigen Meßzweig a bei entsprechender Bemessung der sonstigen Werte den Gleichrichter 6 praktisch kurz, so daß dieser wegen der dann an ihm anliegenden geringen Wechselspannung genügend weit unter seinem Schwellwert arbeitet und somit über den Meßzweig a neben einem geringen, die Anzeige nicht beeinflußenden Wechselstromanteil nur der Strom des Thermoelementes fließt. Bricht dagegen das Thermoelement etwa durch natürlichen Verschleiß oder vergrößert sich der Widerstand in dem Elementstromkreis c in dem dafür erforderlichen Ausmaß, dann erhöht sich die an den Klemmen 3 und 4 anliegende Wechselspannung um einen solchen Betrag, daß der Schwellwert des Gleichrichters 6 überschritten wird und über den Meßzweig a, gebildet aus Meßwerk I mit Vorwiderstand 2, neben einem Wechselstrom ein überlagerter Gleichstrom in der gleichen Richtung fließt, wie vorher der Strom des Thermoelementes. Another known element rupture device, which is the operational Shutdown device operated at the limit value of the control temperature, only works halfway with a very small element resistance compared to the resistance of the control device satisfactory and also works unsafe if electrical in the event of an element break Forces occur between the remaining legs. These disadvantages do not apply to the new one Thermocouple rupture device, which is shown in principle in FIG. 3. The receiving device I, for example the moving coil measuring mechanism of a control device, forms with the resistance 2 the one branch a, and the alternating current source 8 with the resistor 7 forms the other branch b connected to terminals 3 and 4 of rectifier 6, analogous to FIG. 2. An actuation branch formed by the thermocouple 5 has also been added c. In the normal operating state, when the thermocouple is OK, closes it is due to its low resistance to that from measuring unit I with resistance 2 formed relatively high-resistance measuring branch a with appropriate dimensioning of the other Values the rectifier 6 practically short, so that this because of the then applied to it low AC voltage works far enough below its threshold value and thus via the measuring branch a in addition to a small alternating current component which does not influence the display only the current of the thermocouple flows. On the other hand, if the thermocouple breaks natural wear and tear or the resistance in the element circuit increases c to the extent necessary for this, then increased to the Terminals 3 and 4 applied AC voltage by such an amount that the threshold value of the rectifier 6 is exceeded and via the measuring branch a, formed from the measuring mechanism I with series resistor 2, in addition to an alternating current, a superimposed direct current in flows in the same direction as the current of the thermocouple before.

Dieser Gleichstromanteil kann leicht durch entsprechende Bemessung der elektrischen Teile der Schaltung so groß gemacht werden, daß der Zeiger des Regelgerätes mit erheblicher Kraft unter die Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur geführt wird, und es kann darüber hinaus so viel zusätzliche Richtkraft vorgesehen werden, als notwendig ist, um andere zwischen den Restschenkeln des gebrochenen Thermoelementes etwa auftretende elektrische Kräfte zu überwinden. This direct current component can easily be determined by appropriate dimensioning of the electrical parts of the circuit are made so large that the pointer of the Control device with considerable force below the cut-off device at the limit value the control temperature is performed, and it can be so much additional beyond that Straightening force should be provided as is necessary to keep others between the remaining legs of the broken thermocouple to overcome any electrical forces that may arise.

Die einzelnen Bauteile der neuen Thermoelementbruchsicherung können in das Gehäuse des Reglers zusätzlich eingebaut werden und eine bauliche Einheit mit demselben bilden; es ist aber auch möglich, gemäß Fig. 4 die Bauteile der Thermoelementbruchsicherung getrennt von dem Meß- oder Regelgerät anzuordnen und den Widerstand 7 ganz oder teilweise einstellbar zu machen, um so die neue Schutzeinrichtung in Verbindung mit jedem beliebigen Meß- oder Regelgerät als sicheren Schutz gegen Thermoelementbruch anzuwenden. Daß sich die neue Schalteinrichtung mit Vorteil auch für andere technische Schaltungsaufgaben anwenden läßt, zeigt, ohne auf Einzelheiten der baulichen Ausführung einzugehen, Fig. 5 und 6. Der Betätigungszweig c, welcher bei der Schaltung nach Fig. 3 durch den Zweig des Thermoelementes 5 gebildet wird, besteht bei der Schaltung nach Fig. 5 und 6 aus einer Leitungsschleife, in der bei Fig. 5 Ruhekontakte g und bei Fig. 6 Ruhekontakte g mit parallel geschalteten Widerständen IO und 11 liegen. Im normalen Betriebszustand ist der Gleichrichter 6 durch den niederohmigen Betätigungskreis c mit den Kontakten 9 praktisch kurzgeschlossen. Die ihm anliegende geringe Wechselspannung läßt ihn unterhalb seines Schwellwertes arbeiten und über den Zweig a mit dem relativ hochohmigen Empfangsgerät I, das hier ein auf Gleichstrom ansprechendes Relais sein kann, fließt nur ein geringer Wechselstrom, der das Gerät nicht ansprechen läßt. The individual components of the new thermocouple rupture device can can also be built into the housing of the controller and form a structural unit to form with the same; but it is also possible, according to FIG. 4, the components of the thermocouple rupture protection device to be arranged separately from the measuring or control device and the resistor 7 entirely or to make partially adjustable, so in connection with the new protective device with any measuring or control device as reliable protection against breakage of the thermocouple apply. That the new switching device is advantageous for other technical Circuit tasks can be applied, shows without going into details of the structural design enter, Fig. 5 and 6. The actuation branch c, which in the circuit according to Fig. 3 is formed by the branch of the thermocouple 5, consists in the circuit 5 and 6 from a line loop in which in Fig. 5 break contacts g and 6 rest contacts g with resistors IO and 11 connected in parallel. In the normal operating state, the rectifier 6 is through the low-resistance operating circuit c with the contacts 9 practically short-circuited. The low alternating voltage applied to it lets it work below its threshold value and via branch a with the relative high-resistance receiving device I, which here is a relay that responds to direct current only a small alternating current flows, which does not allow the device to respond.

Wird nun der Betätigungszweig c an irgendeiner Stelle unterbrochen, etwa durch Betätigen eines Schalters g in Fig. 5 oder durch Drahtbruch, dann wird die an dem Gleichrichter 6 anliegende Wechselspannung so groß, daß er oberhalb seines Schwellwertes arbeitet und das Empfangsgerät 1, über welches dann ein überlagerter Gleichstrom fließt, zum Ansprechen bringt. Als Abwandlung können den Ruhekontakten g gemäß Fig. 6 Widerstände IO und II von unterschiedlicher Größe parallelgeschaltetwerden, und alsWechselstromquelle8 kann gegebenenfalls eine konstante Spannungsquelle, beispielsweise ein magnetisch geregelter Konstantspannungstransformator, Verwendung finden. Dann zeigt das Empfangsgerät r an, welcher der Kontakte g bestätigt worden ist. If the actuation branch c is now interrupted at any point, for example by operating a switch g in FIG. 5 or by a wire break, then becomes the AC voltage applied to the rectifier 6 so great that it is above his Threshold works and the receiving device 1, over which a superimposed Direct current flows, makes it respond. As a modification, the normally closed contacts g according to Fig. 6 resistors IO and II of different sizes are connected in parallel, and as the alternating current source 8, a constant voltage source, for example a magnetically regulated constant voltage transformer can be used. then the receiving device r indicates which of the contacts g has been confirmed.

Schaltungen auf der Grundlage der Fig. 5 und 6 sind dazu berufen, die seitherigen Ruhestromschaltungen gegen Diebstahl, für Polizeinotruf, Feueralarm o. dgl. abzulösen, weil sie ohne die bei den seitherigen Schaltungen benötigten Ruhestrombatterie arbeiten, die einer ständigen sachgemäßen Wartung bedarf und blinden Alarm auslösen kann, wenn ihre Spannung unter einen Mindestwert absinkt. Circuits based on FIGS. 5 and 6 are designed to the since then closed circuit against theft, for police emergency calls, fire alarms o. The like. To be replaced because they were required without the previous circuits Quiescent current battery work that requires constant proper maintenance and blind Can trigger an alarm if its voltage drops below a minimum value.

Die dargestellten und beschriebenen Beispiele zeigen die vielgestaltige Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Anwendung eines Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Stromquelle. The examples shown and described show the many forms Possibility of using the application of a dry rectifier according to the invention as a threshold-dependent current source.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Electrical switching device for control, measuring, Monitoring or signaling purposes and other electrical systems, characterized in that that on a rectifier, which is a branch responsive to direct current (A) with a switching element, for example a measuring mechanism, a relay or a other receiving device, connected in parallel, an alternating voltage branch (b) is applied, the rectifier being effective as a threshold-dependent current source occurs and sends direct current over the switching element, depending on the resistance in the branch (a) of the switching element or the alternating voltage branch (b) or the supply AC voltage assume such a value that the at the rectifier even applied AC voltage that is necessary for the rectifier to work above receives its threshold required size.

2. Electrical switching device according to claim I, characterized in that that an actuation branch (c) is also applied to the rectifier, opposite the one the other branches (a and b) is so low that the rectifier because of the then applied to it low AC voltage below its threshold value works, but that when the actuation branch (c) is interrupted or when it is exceeded a certain resistance value because of the now applied to the rectifier sufficiently large AC voltage that works above its threshold value, so that a superimposed direct current flows through the switching element.

3. Electrical switching device according to claim I and 2 for measuring and Control devices in connection with a sensor for the measured variable, for example a Thermocouple, which depends on the pointer deflection when exceeded of the setpoint of the variable to be regulated, the regulated energy or the like is switched off or a warning device is activated, characterized in that in the event of an interruption or a sufficiently large increase in resistance in the actuation branch (c) with the sensor for the measured variable (5) fed by an alternating current source (8) Rectifier (6) exceeds its threshold value so far that a or control device (i) flowing, superimposed direct current the pointer of the device under the operational disconnection device for the regulated energy at the setpoint the regulated variable for the purpose of switching off the energy and, if necessary, triggering it distracts a warning device.