EP0087675A1 - Schaltungsanordnung zur Ein- und Ausschaltung grösserer Verbraucherleistungen in einem Wechselstromnetz mit Einschaltstellen für eine durch einen Stromkreis definierbare Zeitdauer - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Ein- und Ausschaltung grösserer Verbraucherleistungen in einem Wechselstromnetz mit Einschaltstellen für eine durch einen Stromkreis definierbare Zeitdauer Download PDF

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EP0087675A1
EP0087675A1 EP83101448A EP83101448A EP0087675A1 EP 0087675 A1 EP0087675 A1 EP 0087675A1 EP 83101448 A EP83101448 A EP 83101448A EP 83101448 A EP83101448 A EP 83101448A EP 0087675 A1 EP0087675 A1 EP 0087675A1
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EP
European Patent Office
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circuit
switching
current
pole
voltage
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EP83101448A
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English (en)
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Erwin Mauz
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Weg-Legrand GmbH
Original Assignee
Weg-Legrand GmbH
Westdeutsche Elektrogeraetebau GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Definitions

  • the present invention relates to a switching device for switching on and off larger consumer powers to an alternating current network and / or for a definable period of time to an alternating current network with a plurality of spatially separate consumers which can be switched on by glow lamp buttons, according to the preamble of claim 1.
  • time switches especially as staircase lighting machines, equipped with pneumatic or mechanical inhibitors as time-determining elements
  • timers have also been equipped with an electronic time circuit, especially of the type of a semiconductor compact component (IC), which has a master oscillator of adjustable higher frequency and a resettable frequency divider controlled by this and on which a signal with an easily selectable and changeable time delay for the control of the relay can be removed.
  • IC semiconductor compact component
  • the present invention is therefore based on the object of designing or improving the switching conditions of the switching device as cheaply as possible for the problem described, so that the circuit with possibly unavoidable bruises of a residual size already by the design of the remanence relay and independently of or in Connection with preferred time and / or phase conditions takes place, on the one hand, as close as possible to the zero crossing of the AC voltage and, on the other hand, also in the case of time switches, contact bruises can be avoided with great certainty by means of defined determination of the switching times, or at least cannot have a significant effect.
  • the above-described object is achieved in a switching device of the type according to the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of the same.
  • This solution conveys the technical progress that the switchgear can be structurally improved in terms of size, ie. takes up less space with the same switching capacity, and greater functional reliability is guaranteed due to the protection of the contact pieces and the better timing of the switching times.
  • the switching device is adapted to the conditions of the various existing installations in a clear and easily understandable manner that it can be used to easily replace an older type of any customary training without laborious checking of details if the older copy is no longer functional.
  • the circuit arrangement of the switching device - also in its special training as a time switch - according to the teaching of the invention is considerably less complex than the known ones in the relevant technology, and is therefore also cheaper from the outset.
  • the excitation coil and the magnetic circuit of the remanence relay are dimensioned in such a way that the current is sufficient to cause the magnetic reversal once the peak value has reached 75.7 times.
  • the actuation of the contact set is in the phase range between "f" and "g" of the AC voltage "a", ie. Any bruises also occur in an area with low voltages and currents, where they cannot have any disruptive effects.
  • phase values 45 ° and 135 ° or 225 ° and 315 ° there are areas in which the application of the excitation coil is to be blocked.
  • the values of the first time derivative "du / dt" can be used, which can be between 0.5 times the peak values (smaller than this) and both positive and negative.
  • the positive areas "h” are to be used for the switch-on process and the negative areas "i" for the switch-off process.
  • the teaching described above with reference to FIG. 1 is used in the exemplary embodiment in FIG. 2 for a delay module for generating control signals for the two current paths of the excitation winding connected in parallel.
  • the AC network is connected to terminals (7) and (22) (see Fig. 3).
  • the rectifier construction Unit lol with the charging capacitor lo2 the AC voltage is rectified so that the peak voltage occurs as a positive DC voltage at its output lo3; the rectifier assembly 1o4 with the charging capacitor 1 0 5 is used in a corresponding manner to generate the negative DC voltage value equal to the peak voltage, which can be removed at its output lo6.
  • the module lo7 is used to generate the first time derivative of the AC voltage and its full-wave rectification - without any smoothing - so that the two half-waves of the first time derivative occur as positive sine half-waves at their output.
  • the voltage dividers 1 0 9, llo in the output bring about the adaptation of the voltage values to the required quantities.
  • the amplitude values "u" of the alternating voltage 113 are conjunctively combined with the positive o, 75 times the value of the peak value (114) or with the negative (115), so that at the output 116 or 117 an H signal ("1") only occurs when "u" is at least equal to 0. 8.U (an inversion element may be connected or inserted in the case of the negative values at the AND gate 112).
  • the AND gate 118 combines the full-wave rectifier signal at the input 119 of the first time derivative "du / dt" with its 0.5 times peak value at the node 12o and at the other input.
  • the signals at the outputs 116, 117 in the AND gates 121, 122 are conjunctively linked to the signal at the output 123 of the AND gate 118.
  • the output signals on the lines 124, 125 act on the first input 128 of the NAND gate 129 and the one input 13o of the driver AND gate 131 via negation elements 126, 127.
  • the second inputs 132 and 133 are connected to the output lo3 of the rectifier Unit 1 0 1 connected as a power source.
  • the circuit (not shown) of the button is connected to the third input 134 of the NAND gate 129.
  • the remanence relay 1 (cf. also FIG. 3) is connected to the terminals (for example 8, 26 in FIG. 4) via the two parallel current paths (64 with thyristor 63) and 69; the control takes place in the above-described embodiment for switching on via line 135 from output 136 of NAND element 129, for switching off via line 137 from output 138 to control electrode 62 of thyristor 63.
  • the control electrode 62 of the thyristor 63 is acted upon by the output signal 58 and thus triggers the switching off of the remanence relay; it is switched on via terminal 18 using the push-button circuit (not shown) connected there. Further details on this, which also apply to the above-described exemplary embodiment of FIG. 2, are explained below with reference to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4.
  • the excitation winding of the remanence relay 1 is connected directly via the line 2 to the outer terminal 3, which ait during installation in all cases, namely the four-wire system (Fig.4a) via line 4, the three-wire system Connectivity (Fig. 4b) via line 5 (only once) and the three-wire system without connectivity (Fig.4c) via line 6 is connected to one pole 7, 8 or 9 of the AC network.
  • the excitation winding of the remanence relay 1 is connected to the circuit node lo, at which the line is divided into the two branches in which the current flows in the opposite sense, as indicated by the arrows and as will be explained below.
  • actuation of the glow lamp button 13c connects to the latter via the conductor bridge 27, the outer one Terminal 28, the dashed line 29, the switch arm 3o from the normally closed contact to the counter contact 32, the line 33, the outer terminal 34 and the glow lamp Pen button 13c is connected on the opposite side directly to the other pole 39 of the AC voltage, which is connected to the outer terminal 37 and the line 38.
  • the remanence relay 1 is thus brought into the working position by a current pulse in the direction of arrow 11, ie. the normally closed contact 17 is interrupted and the switch arm 3o is brought into the working position with a connection between the working contact 4o and the mating contact 32.
  • the lamp 42 connected on one side to the one pole 7 of the AC network is connected on the opposite side via the line sections 43, 44 and 21 to the other pole 22 via the conductor section 41 and the outer terminal 37.
  • this consumer connection takes place from one pole 8 via the line bridge 45, the outer terminal 34, the line sections 33, 41 with the switch arm 3o in between between the make contact 4o and Mating contact 32, the outer terminal 37, the line section 46 to the lamp 47 connected to the other pole 26 via the line 25.
  • the lamp 49 connected to the one pole 9 via the line section 48 is correspondingly connected via the line sections 5 0 , 35 and 51, the outer terminal 34, the line pieces 33, 41 with the intervening switch arm 3o with mating contact 32 and make contact 41 and finally the line piece 38 connected to the other pole 39 of the AC network.
  • the semiconductor compact brick (IC) 52 serves as a time circuit with a time-determining element for the dropout delay or pulse lengthening of the operating state “on” in the same way, the semiconductor compact brick (IC) 52, which is connected via node 53 with a positive voltage to node 54 the AC network via the rectifier arrangement, consisting of the diode 55 and the resistor 56 with an intermediate capacitor 57 with a parallel resistor 57a, is supplied with correctly polarized direct current and at its relevant connections the adjustable RC element 58 for tuning the built-in master oscillator lies.
  • the time circuit is permanently in operation when the AC voltage is applied per se and in the case of FIGS. 4b and 4d after connection to the AC voltage via the actuated work contact to the outer terminal 56 during the operating state "on”.
  • a pulse occurs at the Q output 58 via the Zener diode 59 and the voltage divider 6 0 , 61 and a pulse at the control electrode 62 which ignites the thyristor, so that a pulsating direct current of the polarity indicated by the arrow 12 flows from the circuit node lo via the line section 64, the diode 55 and via the line already described to the other pole 22 or 26 or 39 of the AC network through the excitation winding of the remanence relay 1, which because of its reverse polarity, this causes it to drop, the normally closed contact 17 and the switch arm 3o returning to their starting position, ie the consumer circuit is also interrupted.
  • the capacitors 65 and 66 are not functionally necessary, but they can be useful for suppressing external sources of interference.
  • the line section 67 can optionally be replaced by the dashed 68.
  • a diode 69 is inserted in branch 11.

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Abstract

Bei einem Schaltgerät für die Ein- und Ausschaltung größerer Verbraucherleistungen in einem Wechselstromnetz für eine definierbare Zeitdauer, insbesondere für wahlweisen Einsatz bei Dreileiter- oder Vierleiter-Installationen mit mehreren räumlich getrennten Verbrauchern wird das Gerät dadurch realisiert, daß die Erregungswicklung eines Remanenzrelais (1), das wechselweise schließbare Arbeits- 140 und Ruhekontakte (17) aufweist, an das Wechselstromnetz in Serie mit zwei parallel-geschalteten Strompfaden (64, 69) die durch eine Verzögerungs-Baugruppe in Verbindung mit einem Taster gesteuert werden, wechselweise anschließbar ist und dadurch die Betriebszustände des Remanenzrelais umschaltbar sind, und dass diese Verzögerungs-Baugruppe eine Einheit zur Erzeugung von Steuersignalen durch logische Verknüpfung der Wechselspannung und ihrer ersten zeitlichen Ableitung bei Sperrung von Phasenabschnitten der Wechselspannung und/oder durch einen Zeitkreis mit digitaler Bestimmung des Zeitablaufs durch einen von einem Master-Oszillator gesteuerten Frequenzteiler enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät für die Ein- und Ausschaltung größerer Verbraucherleistungen an ein Wechselstromnetz und/oder für eine definierbare Zeitdauer an ein Wechselstromnetz mit mehreren durch Glimmlampen-Taster einschaltbaren, räumlich getrennten Verbrauchern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Auf dem Spezialgebiet der Schaltgerät für grössere und große Verbraucherleistungen in Wechselstromnetzen ist man seit langem und fortlaufend bemüht, die höchst-zulässige Schaltleistung bei gleichbleibender Baugröße zu erhöhen oder bei gleichbleibender Schaltleistung den Raumbedarf des Schaltgeräts zu vermindern. Erschwert werden diese Bemühungen vor allem durch die Erwärmung der Kontaktstücke, deren Abbrand durch Werkstofftransport von einem zum anderen Kontakt, durch die Gefahr des Auftretens von Lichtbogen und schließlich zusätzlich durch mehr oder weniger vermeidbare Kontaktprellungen.
  • Bei Zeitschaltern für ein Wechselstromnetz mit mehreren durch Glimmlampen-Tastern einschaltbaren Verbrauchern, vor allem Treppenlicht-Zeitschaltern für Glühlampen kommt erschwerend das Problem hinzu, daß diese Verbraucher beim Einschalten einen extrem kleinen Widerstand haben, so daß die Einschaltströme außerordentlich hohe Spitzenwerte erreichen können. Man hat sich deswegen auch schon bemüht, den Einschaltzeitpunkt möglichst in die Nähe des Nulldurchgangs der Wechselspannung zu legen; Erfolge in'dieser Hinsicht sind bisher nicht bekannt geworden.
  • Um bei solchen Schalterausbildungen eine ausreichende Betriebszeit in anpaßbarer Art und in ausreichendem Grade zu gewährleisten ist es bekannt, eine Nachschaltbarkeit durch einen der Glimmlampen-Taster, die für die Einschaltung benützt werden, und folglich die gleiche Leitung vorzusehen. Die Nachschaltung darf dabei aber nicht zu einer Überlastung des Schaltgeräts führen. Im allgemeinen hat sich bei solchen Schaltgeräten der Einsatz eines Remanenzrelais bewährt, weil dabei bereits ein schwacher Strom genügt, um den Betriebszustand herbeizuführen und bei bestimmten Bauarten zur Aufrechterhaltung überhaupt kein Strom erforderlich ist, und durch einen Strom entgegengesetzter Polung das Abfallen des Relais bzw. dessen Umschaltung in den anderen der beiden stabilen Betriebszustände in einfacher Weise herbeigeführt werden kann.
  • Für die Installation mehrerer räumlich getrennter Verbraucher und Schaltstellen haben sich Dreileiter-und Vierleiter-Systeme eingebürgert, von denen die letzteren trotz des Nachteils der zusätzlichen Leitung, wo irgend möglich, vorzuziehen sind. In manchen Fällen älterer Dreileiter-Installationen und -Anlagen, bei denen eine größere Zahl von Glimmlampen-Tastern im Ruhebetrieb die Relaiswicklung überlasten würde, kann es zweckmäßig sein, auf die Nachschaltbarkeit zu verzichten.
  • Bisher sind solche Schaltgeräte als Zeitschalter, vor allem als Treppenlicht-Automaten, mit pneumatischen oder mechanischen Hemmwerken als zeitbestimendes Glied ausgestattet in Verkehr gekommen; seit einiger Zeit werden diese Zeitschalter auch mit einem elektronischen Zeitkreis, vor allem der Art eines Halbleiter-Kompaktbausteins (IC) bestückt, der einen Master-Oszillator einstellbarer höherer Frequenz und einen von diesem gesteuerten rückstellbaren Frequenzteiler aufweist und an dem ein Signal mit einer leicht wählbaren und veränderbaren Zeitverzögerung für die Steuerung des Relais abgenommen werden kann.
  • Wegen der Vielzahl der unterschiedlichen Verwendungsfälle für Dreileiter- und Vierleiter-Installationen, erstere mit oder ohne Nachschaltbarkeit, letztere mit unabhängig vom Zeitschalter getrennter Schaltung anderer Verbraucher, zB. Beleuchtung für Bodenlicht, ist man, insbesondere bei den neueren Geräten mit elektronischem Zeitkreis, bis jetzt gezwungen, verschiedene Typen solcher Geräte mit unterschiedlicher Bestückung und unterschiedlicher Beschaltung zu verwenden und dementsprechend am Lager vorrätig zu halten.
  • Unabhängig von all diesen Spezialproblemen ist es für das Schaltgerät vorrangig, dafür zu sorgen, daß die Strombelastung der Kontaktstücke hinreichend vermindert wird, um deren Lebensdauer bei gleichem Kontaktstück-Volumen und gleichem Kontakt-Auflagedruck wesentlich zu erhöhen. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Schaltbedingungen des Schaltgeräts zeitlich für die beschriebene Problematik möglichst günstig zu gestalten bzw. zu verbessern, so daß die Schaltung mit dabei möglicherweise unvermeidbaren Prellungen von einer Restgröße schon durch die Konstruktion des Remanenzrelais und unabhängig von oder in Verbindung mit bevorzugten Zeit-und/oder Phasenbedingungen zum einen möglichst in der Nähe des Nulldurchgangs der Wechselspannung erfolgt und zum anderen aber auch bei Zeitschaltern Kontaktprellungen mittels definierter Bestimmung der Schaltzeitpunkte mit grosser Sicherheit vermieden werden oder sich wenigstens nicht wesentlich auswirken können.
  • Im Rahmen besonderer Anwendungen des Schaltgeräts auf dem Gebiet der Treppenlicht-Zeitschalter ist es zusätzlich notwendig, die Schaltgeräte der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß sie ohne weiteres - lediglich durch unterschiedliche äußere Beschaltung - als einheitlicher Typ in allen einschlägigen Fällen verwendbar sind. Wenn sich dabei zusätzlich gewisse Vereinfachungen als zweckmäßig oder kostensparend erweisen sollten, so sollen die betreffenden, in manchen Fällen entfallenden Schaltungsteile jederzeit und in einfacher Weise nachrüstbar sein.
  • Die vorbeschriebene Aufgabe wird bei einem Schaltgerät der Gattung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils desselben. Diese Lösung vermittelt den technischen Fortschritt, daß das Schaltgerät konstruktiv hinsichtlich der Baugröße verbessert werden kann, dh. bei gleicher Schaltleistung weniger Raum beansprucht, und infolge der Schonung der Kontaktstücke und der besseren zeitlichen Bestimmung der Schaltzeitpunkte eine größere Funktionssicherheit gewährleistet wird. Für Anwendungen auf dem Gebiet der Treppenlicht-Zeitschalter oder allgemein mehrerer örtlich getrennter Verbraucher und/oder örtlich getrennter Taster-Stellen ist es zusätzlich von Vorteil, daß das Schaltgerät in übersichtlicher und für die Praxis leicht verständlicher Weise an die Bedingungen der verschiedenen vorkommenden Installationen angepaßt und daß durch ihn auch ohne weiteres ein älterer Typ beliebiger gebräuchlicher Ausbildung ohne umständliche Prüfung von Einzelheiten ausgetauscht werden kann, wenn das ältere Exemplar nicht mehr funktionstüchtig ist. Darüberhinaus ist die Schaltungsanordnung des Schaltgeräts - auch in seiner Spezial-Ausbildung als Zeitschalter - gemäß der Lehre der Erfindung wesentlich weniger aufwendig als die bekannten der einschlägigen Technik, also auch von vorneherein kostengünstiger als jene.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, die
    • Fig.1: die Wechselspannung und ihre erste zeitliche Ableitung mit den optimalen Schaltzeitpunkten und auszuschließenden Phasenbereichen
    • Fig.2: ein Blockschaltbild der Verzögerungs-Baugruppe für die Erzeugung von Steuersignalen, die Schaltzeitpunkte in der Nähe des Nulldurchgangs der Wechselspannung herbeiführen
    • Fig.3: ein Schaltbild des Schaltgeräts für seine Anwendung als Treppenlicht-Zeitschalter
    • Fig.4: die äußere Beschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig.3
      • a) für Vierleiter-Installation (nachschaltbar)
      • b) für Dreileiter-Installation (nachschaltbar)
      • c) für Dreileiter-Installation (nicht nachschaltbar)

    wiedergegeben.
  • In Fig.l ist die Wechselspannung "u" des Wechselstromnetzes mit "a", ihre erste zeitliche Ableitung "du/ /dt" mit "b" bezeichnet. In der deutschen Patentanmeldung Akt.-Zch.: P 32 43 949.0 - korrespondierend zu der europäischen Patentanmeldung Nr. 81 llo 415.7 - ist vorgeschlagen worden, ein Remanenzrelais durch Stromimpulse aus dem Wechselstromnetz über zwei parallel-geschaltete Strompfade, von denen je einer für die positiven und die negativen Halbwellen leitend ist oder gemacht werden kann, anzusteuern, wodurch es in zwei stabile Betriebszustände seines magnetischen Kreises mit entsprechender Betätigung des zugeordneten Kontaktsatzes versetzt werden kann.
  • Durch praktische Versuche mit solchen Anordnungen ist ermittelt worden, daß der Zeitpunkt der Betätigung des Kontaktsatzes in die Nähe des Nulldurchgangs "c" verlegt werden kann, wenn die Beaufschlagung der Erregerspule in den Phasenbereichen 135° bis 360° des einen Wellenzuges "d" und bis 45° des nachfolgenden "e" bei der Einschaltung erfolgt; bei der Ausschaltung reicht der entsprechende Phasenbereich von 3150 bis 360° des einen Wellenzuges "d" und bis 225° des folgenden "e".
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Erregerspule und der magnetische Kreis des Remanenzrelais so dimensioniert werden, daß mit Erreichen des o,75- fachen des Spitzenwerts der Strom ausreicht, um die Ummagnetisierung herbeizuführen. Infolge der elektrischen und mechanischen Zeitkonstanten der Anordnung liegt dann die Betätigung des Kontaktsatzes in dem Phasenbereich zwischen "f" und "g" der Wechselspannung "a", dh. auch etwaige Prellungen treten in einem Bereich mit kleinen Spannungen und Strömen auf, wo sie keine störenden Auswirkungen haben können.
  • Zwischen den erwähnten Phasenwerten 45° und 135° bzw. 225° und 315° liegen somit Bereiche, in denen die Beaufschlagung der Erregerspule zu sperren ist. Als
  • Bedingung hierfür können die Werte der ersten zeitlichen Ableitung "du/dt" verwertet werden, die zwischen den o,5- fachen Spitzenwerten (kleiner als diese) und sowohl positiv als auch negativ sein können. Von den zu diesen Sperrbereichen gehörenden Werten der Wechselspannung - größer als das o,75-fache des Spitzenwerts - sind für den Einschaltvorgang die positiven Bereiche "h" und für den Ausschaltvorgang die negativen Bereiche "i" zu verwerten.
  • Die vorstehend anhand der Fig.1 beschriebene Lehre wird in dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 für eine Verzögerungs-Baugruppe zur Erzeugung von Steuersignalen für die beiden parallel-geschalteten Strompfade der Erregerwicklung verwertet. An den Klemmen (7) und (22) (vgl. Fig.3) liegt das Wechselstromnetz an. Durch die Gleichrichter-Baueinheit lol mit dem Ladekondensator lo2 wird die Wechselspannung so gleichgerichtet, daß an ihrem Ausgang lo3 die Spitzenspannung als positive Gleichspannung auftritt; die Gleichrichter-Baueinheit 1o4 mit dem Ladekondensator 105 dient in entsprechender Weise zur Erzeugung des negativen Gleichspannungswerts gleich der Spitzenspannung, der an ihrem ihrem Ausgang lo6 abnehmbar ist. Die Baugruppe lo7 dient der Erzeugung der ersten zeitlichen Ableitung der Wechselspannung und ihrer Doppelweg-Gleichrichtung - ohne jede Glättung - , so daß an ihrem Ausgang die beiden Halbwellen der ersten zeitlichen Ableitung als positive Sinus-Halbwellen auftreten. Die im Ausgang liegenden Spannungsteiler 109, llo bewirken die Anpassung der Spannungswerte an die benötigten Größen.
  • In den UND-Gliedern 111, 112 werden die Amplitudenwerte "u" der Wechselspannung 113 mit dem positiven o,75- fachen Wert des Spitzenwerts (114) bzw. mit dem negativen (115) konjunktiv verknüpft, so daß am Ausgang 116 bzw. 117 nur dann ein H-Signal ("1") auftritt, wenn "u" mindestens gleich o,8.U ist (bei den negativen Werten an dem UND-Glied 112 ist gegebenenfalls ein Inversionsglied vorgeschaltet oder eingefügt). Das UND-Glied 118 verknüpft das Doppelweg-Gleichrichter-Signal am Eingang 119 der ersten zeitlichen Ableitung "du/dt" mit deren o,5-fachem Spitzenwert an dem Knotenpunkt 12o und am anderen Eingang. Die Signale an den Ausgängen 116, 117 werden in den UND-Gliedern 121, 122 mit dem Signal am Ausgang 123 des UND-Glieds 118 konjunktiv verknüpft. Die Ausgangssignale auf den Leitungen 124, 125 beaufschlagen über Negationsglieder 126, 127 den ersten Eingang 128 des NAND-Glieds 129 und den einen Eingang 13o des Treiber-UND-Glieds 131. Die zweiten Eingänge 132 und 133 sind mit dem Ausgang lo3 der Gleichrichter-Baueinheit 101 als Stromquelle verbunden. An dem dritten Eingang 134 des NAND-Glieds 129 ist der nichtdargestellte Stromkreis des Tasters angeschlossen.
  • Das Remanenzrelais 1 (vgl. auch Fig.3) ist über die zwei parallel-geschalteten Strompfade (64 mit Thyristor 63) und 69 an die Klemmen (zB. 8, 26 in Fig.4) angeschlossen; die Steuerung erfolgt in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel für die Einschaltung über die Leitung 135 vom Ausgang 136 des NAND-Glieds 129, für die Ausschaltung über Leitung 137 vom Ausgang 138 zur Steuer-Elektrode 62 des Thyristors 63. Im Falle der Zeitschaltung mithilfe eines Zeitkreis-ICts 52 wird die Steuerelektrode 62 des Thyristors 63 durch das Ausgangssignal 58 beaufschlagt und damit die Ausschaltung des Remanenzrelais ausgelöst; die Einschaltung erfolgt über die Klemme 18 mithilfe des dort angeschlossenen (nicht-dargestellten) Tasterkreises. Weitere Einzelheiten hierzu, die sinngemäß ergänzend auch für das vorbeschriebene Ausfürhungsbeispiel der Fig.2 gelten, sind im folgenden anhand der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig.3 und 4 erläutert.
  • In Fig.3 ist die Erregungswicklung des Remanenzrelais 1 unmittelbar über die Leitung 2 an die äußere Klemme 3 angeschlossen, die bei der Installation in allen Fällen, nämlich des Vierleiter-Systems (Fig.4a) über die Leitung 4, des Dreileiter-Systems ait Nachschaltbarkeit (Fig. 4b)über die Leitung 5 (nur einmal vorhanden) und des Dreileiter-Systems ohne Nachschaltbarkeit (Fig.4c) über die Leitung 6 mit dem einen Pol 7, 8 bzw. 9 des Wechselstromnetzes verbunden wird. Auf der anderen Seite ist die Erregungswicklung des Remanenzrelais 1 mit dem Schaltungsknoten lo verbunden, an dem sich die Leitung in die beiden Zweige aufteilt, in denen der Strom, wie die Pfeile andeuten und wie noch zu erläutern ist, in entgegengesetztem Sinne fließt.
  • Zunächst wird durch Betätigung des Glimmlampen-Tasters 13a (Fall der Fig.4ain Verbindung mit Fig.3 - der Glimmlampen-Taster 13a ist aus dem Vorwiderstand 14 und der Glimmlampe 15 parallel zu dem Drucktaster 16 zu einer Einheit vereinigt - der Stromkreis über den Ruhekontakt 17, die äußere Klemme 18, die Leitung 19 einerseits und die Leitungen 21, 21 zum anderen Pol 22 des Wechselstromnetzes geschlossen. Im Falle der Dreileiter-Installation (Fig.4b) mit Nachschaltbarkeit entspricht dem die äußere Beschaltung mit der Leitung 23 zum Glimmlampen-Taster 13b und von dort über die Leitungen 24, 25 zum anderen Pol des Wechselstromnetzes. Im Falle der Dreileiter-Installation ohne Nachschaltbarkeit (Fig. 4c) kommt durch Betätigung des Glimmlampen-Tasters 13c die Verbindung zu diesem über die Leiterbrücke 27, die äußere Klemme 28, die gestrichelt gezeichnete Leitung 29, den Schalterarm 3o von dem Ruhekontakt zu dem Gegenkontakt 32, die Leitung 33, die äußere Klemme 34 zustande und der Glimmlampen-Taster 13c ist auf der Gegenseite direkt mit dem an die außere Klemme 37 und die Leitung 38 angeschlossenen anderen Pol 39 der Wechselspannung verbunden.
  • In allen drei Fällen wird also durch einen Stromimpuls in Pfeilrichtung 11 das Remanenzrelais 1 in Arbeitslage gebracht, dh. der Ruhekontakt 17 unterbrochen und der Schalterarm 3o in Arbeitslage mit Verbindung zwischen dem Arbeitskontakt 4o und dem Gegenkontakt 32 gebracht. Dadurch wird über das Leiterstück 41 und die äußere Klemme 37 im Falle4b die einseitig an den einen Pol 7 des Wechselstromnetzes angeschlossene Lampe 42 auf der Gegenseite über die Leitungsstücke 43, 44 und 21 mit dem anderen Pol 22 verbunden.
  • Im Falle Fig. 4b erfolgt diese Verbraucher-Verbindung vom einen Pol 8 über die Leitungsbrücke 45, die äussere Klemme 34, die Leitungsstücke 33, 41 mit dazwischenliegendem Schalterarm 3o zwischen Arbeitskontakt 4o und Gegenkontakt 32, die äußere Klemme 37, das Leitungsstück 46 zu der an den anderen Pol 26 über die Leitung 25 angeschlossenen Lampe 47. Im Falle Fig.4c wird dabei entsprechend die an den einen Pol 9 über das Leitungsstück 48 angeschlossene Lampe 49 über die Leitungsstücke 50, 35 und 51, die äußere Klemme 34, die Leitungsstücke 33, 41 mit dazwischenliegendem Schalterarm 3o mit Gegenkontakt 32 und Arbeitskontakt 41 und schließlich das Leitungsstück 38 mit dem anderen Pol 39 des Wechselstromnetzes verbunden.
  • Als Zeitkreis mit einem zeitbestimmenden Glied für die Rückfallverzögerung bzw. Impulsverlängerung des Betriebszustandes "Ein" des Remanezrelais 1 dient in allen drei Fällen in gleicher Weise der Halbleiter-Kompaktbeustein (IC) 52, der über den Knotenpunkt 53 mit positiver Spannung gegenüber dem Knotenpunkt 54 aus dem Wechselstromnetz über die Gleichrichteranordnung, bestehend aus der Diode 55 und dem Widerstand 56 mit dazwischen liegendem Kondensator 57 mit Parallel-Widerstand 57a mit richtig gepoltem Gleichstrom versorgt wird und an dessen betreffenden Anschlüssen das einstellbare RC-Glied 58 für die Abstimmung des eingebauten Master-Oszillators liegt. Im Falle der Fig.4bist der Zeitkreis bei Anlegen der Wechselspannung an sich dauernd und im Falle der Fig.4b und der Fig.4d nach Verbindung mit der Wechselspannung über den betätigten Arbeitskontakt zu der äusseren Klemme 56 während des Betriebszustandes "Ein" in Betrieb.
  • Deshalb wird nach Loslassen des Glimmlampen-Tasters 13a, 13b oder 13c die bei seiner Betätigung über die Diode 57' kurzgeschlossene Spannung am Knotenpunkt 53 freigegeben und nach automatischer Rücksetzung des im Halbleiter-Kompaktbausteins integrierten Frequenzteilers der Zählvorgang im Falle der Fig.4bwie in den Fällen Fig,4a und4c beim Einschalten der Versorgungsspannung über den Arbeitskontakt eingeleitet. Nach Ablauf der durch Kombination der hierfür vorgesehenen Ausgänge des integrierten Frequenzteilers vorgewählten Zeitspanne tritt an dem Q-Ausgang 58 über die Zener-Diode 59 und den Spannungsteiler 60, 61 geteilt, an der Steuerelektrode 62 ein Impuls auf, der den Thyristor zündet, so daß ein pulsierender Gleichstrom der durch den Pfeil 12 angedeuteten Polarität von dem Schaltungsknoten lo über das Leitungsstück 64, die Diode 55 und über die bereits beschriebene Leitung zum anderen Pol 22 bzw. 26 bzw. 39 des Wechselstromnetzes durch die Erregungswicklung des Remanenzrelais 1 fließt, der wegen seiner umgekehrten Polarität dieses zum Abfallen bringt, wobei der Ruhekontakt 17 und der Schalterarm 3o in ihre Ausgangslage zurückkehren, dh.auch der Verbraucherstromkreis unterbrochen wird.
  • Wird während des Betriebszustandes "Ein" ein Glimmlampen-Taster 13a, 13b bzw. 13c betätigt, so wird, wie oben bereits erläutert, die Spannung am Knotenpunkt 53 kurzgeschlossen, beim Loslassen wieder freigegeben und mit dem Wiederaufbau der Versorgungsspannung des Halbleiter-Kompaktbausteins der dort integrierte Frequenzteiler automatisch rückgesetzt, so daß der Zählvorgang und die dadurch bestimmte Zeitspanne wieder neu beginnt. Der Betriebszustand "Ein" kann also in den Fällen Fig.4a und 4b jederzeit um die eingestellte Zeitspanne verlängert, dh. nachgeschaltet werden.
  • Die Kondensatoren 65 und 66 sind funktionstechnisch nicht notwendig, können aber zur Entstörung äußerer Störquellen zweckmäßig sein. Das Leitungsstück 67 kann gegebenenfalls durch das gestrichelt gezeichnete 68 ersetzt sein. Außerdem kann es bei schwer ansprechendem Remanenzrelais vorteilhaft sein, wenn in dem Zweig 11 eine Diode 69 eingefügt ist.

Claims (5)

1. Schaltgerät für die Ein- und Ausschaltung größerer Verbraucherleistungen an ein Wechselstromnetz bzw. von diesem und/oder für eine definierbare Zeitdauer, insbesondere mit mehreren durch Glimmlampen-Taster, dH. zu einer Glimmlampe mit-Vorwiderstand parallel geschaltetem Drucktaster als Einschaltstellen ein- und ausschaltbaren, räumlich getrennten Verbrauchern und für wahlweisen Einsatz bei Dreileiter- oder Vierleiter-Installationen,
mit einem Remanenzrelais, das einen einen Ruhe- und einen im Verbraucherstromkreis liegenden Arbeitskontakt, die wechselweise für den Betriebszustand "Aus" bzw. für den Betriebszustand "Ein" des Verbraucherstromkreises schließbar bzw. zu öffnen sind, enthaltenden Kontaktsatz aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) an den einen Pol (7, 8 bzw. 9) des Wechselstromnetzes unmittelbar angeschlossen und an dessen anderen.Pol (22, 26 bzw. 39) in Serie mit zwei zueinander parallel-geschalteten Strompfaden, die durch eine Verzögerungs-Baugruppe in Verbindung mit einem Taster gesteuert werden, wechselweise anschließbar ist, von denen
(al) der eine als Serienschaltung von mindestens einem Ruhekontakt (17) und mindestens einem Glimmlampen-Taster (zB. 13a) - gegebenenfalls über einen durch ein Freigabesignal gesteuerten elektronischen Schalter und
(a2) der andere als Serienschaltung aus einem von einem Freigabesignal gesteuerten Thyristor (63) und einer Diode (55) von gleicher Durchlaßrichtung - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Arbeitskontakts (40) -

ausgebildet sind,
(b) das Remanenzrelais (1) durch Zeitabschnitte der entgegengesetzt gerichteten Halbwellen des Wechselstroms umschaltbar ist, die außerhalb des Bereichs zwischen den Phasen 45° und 135° für die eine Betätigung und außerhalb des Bereichs zwischen den Phasen 225° und 315° für die entgegengesetzte Betätigung letztere auslösen, wobei
(b1) die Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) und dessen magnetischer Kreis so dimensioniert sind, daß für die Ummagnetisierung des Remanenzrelais (1) ein Strom erforderlich ist, der größer ist als das o,75-fache des Spitzenstroms durch die Erregerwicklung
(b2) und/oder die Amplitudenwerte der Netzspannung zusammen mit deren ersten zeitlichen Abeitungswerten in einer logischen Baugruppe so verknüpft werden, daß an den zwei Ausgängen derselben je ein Freigabesignal auftritt, welche den Erregerwicklungs-Halbleiter-Stromkreis bei Betätigung des DruckTasters für Ein- bzw. Ausschaltung der Verbraucher beaufschlagen.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungs-Baugruppe ein Zeitkreis (52) dient, der an einem Ausgang (58) ein Freigabesignal liefert, wobei der Zeitkreis als zeitbestimmendes Glied für die Rückfallverzögerung bzw. Impulsverlängerung des Betriebszustandes "Ein" einen von einem Master-Oszillator gesteuerten Frequenzteiler zur digitalen Bestimmung des Zeitablaufs enthält und die Stromversorgung des Zeitkreises aus dem Wechselstromnetz über eine Gleichrichteranordnung gespeist ist.
3. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungs-Baugruppe
(a) eine Dreiergruppe von UND-Gliedern (111, 112, 118) enthält, deren Eingänge
1. von der Wechselspannung (113) und dem o,75- fachen (Eingänge 114 bzw. 115) des positiven gleichgerichteten Spitzenwerts derselben,
2. von der Doppelweg-gleichgerichteten ersten zeitlichen Ableitung (108), dh. einer direkt und einer invertiert übertragenen Halbwelle, und dem o,5-fachen des positiven gleichgerichteten Spitzenwerts (12o)
3. und von der Wechselspannung (113) und dem o,75-fachen des negativen gleichgerichteten Spitzenwerts derselben (am Eingang 115)

beaufschlagt werden und wobei die Ausgänge (116,117) des ersten (111) und des dritten (112) UND-Glieds mit dem jeweils ersten Eingang und der Ausgang (123) des zweiten UND-Glieds (118) mit den zweiten Eingängen je eines weiteren UND-Glieds (121, 122) verbunden sind,
(b) wobei ferner die Ausgänge (124, 125) der zweiten UND-Glieder (121, 122) über ein Negationsglied (126, 127) an je einen der Eingänge eines NAND-Glieds (129) und eines Treiber-UND-Glieds (131) angeschlossen sind, während jeweils ein zweiter Eingang an einer Stromquelle (lo3) und ein dritter Eingang des NAND-Glieds (129) an den Stromkreis (134) des Drucktasters angeschlossen ist,
(c) wobei schließlich das Ausgangssignal des NAND-Glieds (129) den Knotenpunkt (lo) zwischen Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) und Anode des Halbleiters (Thyristor 63) und das Ausgangssignal des zugeordneten Treiber-UND-Glieds (131) den Steuereingang des Halbleiters beaufschlagen (Fig.2).
4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbare Anschluß des Remanenzrelais (1), der Gegenanschluß des Ruhekontakts (17), die Gegenelektrode der in Serie mit dem Halbleiter (Thyristor 63) liegenden Diode (55), der Arbeitskontakt (4o), dessen Gegenanschluß (32) und gegebenenfalls ein mit dem Arbeitskontakt (4o) kombinierter weiterer Ruhekontakt (31) an getrennte äußere Anschlußklemmen (3, 18, 56, 37, 34, 28) geführt sind, die mit den Polen des Verbraucherstromkreises (zB. 4, 44) und der Glimmlampentaster (zB. 19, 2o), sowie mit Leitungsbrücken (zB. 44) ausschließlich entsprechend den unterschiedlichen Betriebsbedingungen für Dreileiter- oder Vierleiter-Installation beschaltet sind.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladekondensator (57) mit Parallelwiderstand (57a) oder-Zenerdiode der Stromversorgung des Zeitkreises (Halbleiter-Kompaktbaustein 52) einseitig über einen Widerstand (56) an den einen Pol (7, 8 bzw. 9) und gegenseitig über die Gleichrichterdiode (55) der Serienschaltung an den anderen Pol (22, 26 bzw. 39) des Wechselstromnetzes angeschlossen ist, wobei der am Widerstand liegende Pol (Knotenpunkt 53) der Stromversorgung des Zeitglieds über eine weitere Diode (57b) in Durchlaßrichtung und
(a) über den Glimmlampen-Taster (zB. 13a) zwecks nachschaltbarkeit mit dem anderen Pol (zB. 22) des Wechselstromnetzes verbindbar (Fig.4a und 4b) und/oder
(b) bei Dreileiter-Installation ohne Nachschaltbarkeit (Fig.4c) zwecks Vermeidung der Begrenzung der Zahl von Glimmlampen-Tastern (13c) durch die Öffnung eines weiteren Ruhekontakts (31), der mit dem Arbeitskontakt (40) in wechselweiser Funktion elektrisch kombiniert ist, im Betriebszustand "Ein" des Verbraucherstromkreises trennbar

ist.
EP83101448A 1982-02-27 1983-02-16 Schaltungsanordnung zur Ein- und Ausschaltung grösserer Verbraucherleistungen in einem Wechselstromnetz mit Einschaltstellen für eine durch einen Stromkreis definierbare Zeitdauer Expired EP0087675B1 (de)

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