EP0087675B1 - 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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EP0087675B1
EP0087675B1 EP83101448A EP83101448A EP0087675B1 EP 0087675 B1 EP0087675 B1 EP 0087675B1 EP 83101448 A EP83101448 A EP 83101448A EP 83101448 A EP83101448 A EP 83101448A EP 0087675 B1 EP0087675 B1 EP 0087675B1
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EP
European Patent Office
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circuit
switching
contact
voltage
time
Prior art date
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Application number
EP83101448A
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English (en)
French (fr)
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EP0087675A1 (de
Inventor
Erwin Mauz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weg-Legrand GmbH
Original Assignee
WEG-LEGRAND GmbH
Weg-Legrand GmbH
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Publication date
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Publication of EP0087675A1 publication Critical patent/EP0087675A1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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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 circuit arrangement according to the preamble of claim 1.
  • This digital time circuit enables a subsequent connection in an equivalent manner as in DE-C 17 65 817, in that before the delay time expires, the time relay is excited again by reapplying the operating voltage via one and the same line, the initially initiated time function for delaying the output pulse initially canceled and then reinitiated, d. H. a further partial delay period is added after the arbitrary time to the partial delay period started, so that differently long periods can be measured in this way.
  • the invention has for its object to provide a circuit arrangement of the type mentioned, which ensures that the current load of the contact pieces is sufficiently reduced to significantly increase their life with the same contact piece volume and the same contact pressure, the switching process with its possibly Contact bruises that are not entirely avoidable are achieved by the design of the remanence relay or by suitable design of an appropriate electronic circuit arrangement as close as possible to the zero crossing of the alternating current, and the circuit arrangement in the context of special applications (e.g. for staircase lighting time switches) without further ado - only through different external circuitry - as uniform type can be used in relevant cases or at least the relevant, in some cases missing or omitted circuit parts can be retrofitted at any time and in a simple manner.
  • special applications e.g. for staircase lighting time switches
  • circuit arrangement 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 circuit arrangement can be structurally improved in terms of size, i. H. 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 circuit arrangement is adapted to the conditions of the various existing installations in a clear and easily understandable manner that with their help an older type of any common training can be exchanged without laborious checking of details if the older copy is no longer functional.
  • the circuit arrangement - also in its special training for time switches - according to the teaching of the invention, is considerably less complex than the known ones of the relevant technology, that is to say from the outset also less expensive than those.
  • the circuit arrangement according to the present invention has the advantage that the two stable operating states of its magnetic circuit with corresponding actuation of the associated contact set with a single gate-controllable semiconductor, e.g. a thyristor, can be brought about in fine coordination, the requirement for a defined approximation of the ignition or switching point in the immediate vicinity of the zero crossing of the AC voltage being met, as can be shown below.
  • a single gate-controllable semiconductor e.g. a thyristor
  • 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 ranges «h» for the switch-on process and the negative ranges «i» for the switch-off process are to be used.
  • the teaching described above with reference to FIG. 1 is used in the exemplary embodiment of 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) (cf. Fig. 2).
  • the AC voltage is rectified by the rectifier assembly 101 with the charging capacitor 102 in such a way that the peak voltage appears at its output 103 as a positive DC voltage; the rectifier assembly 104 with the charging capacitor 105 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 106.
  • the assembly 107 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 its output 108.
  • the voltage dividers 109, 110 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 0.75 times the value of the peak value 114 or with the negative peak value 115, so that only then at the output 116 or 117 H signal (“1 ” ) occurs when “u” is at least 0.8 U (with the negative values at the AND gate 112, an inversion gate may be inserted or inserted).
  • the AND gate 118 links the double-path Rectifier signal of the first time derivative "du / dt" of output 108 - at input 119 of AND gate 118 - 0.5 times the voltage 0.8 U of the signal at voltage divider 109, 110 - at the other input of AND Gate 118.
  • the signals at the outputs 116, 117 are conjunctively linked in the AND gates 121, 122 with the signal at the output 123 of the AND gate 118.
  • the output signals on the lines 124, 125 act on the first input via negation gates 126, 127 128 of the NAND gate 129 and the one input g 130 of the driver AND gate 131.
  • the second inputs 132 and 133 are connected to the output 103 of the rectifier module 101 as a current 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 (e.g. 8, 26 in FIG. 4b) via the two parallel current paths (64 with thyristor 63) and 69; the control takes place in the above-described exemplary embodiment for switching on via line 135 from output 136 of NAND gate 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 the triggering of the remanent circuit is thus triggered; it is switched on via terminal 18 using the pushbutton circuit (not shown) connected there. Further details on this, which also apply mutatis mutandis to the previously described embodiment of FIG. 2, are explained below with reference to the description of the embodiment of FIGS. 3 and 4.
  • the excitation winding of the remanence relay 1 is connected directly via line 2 to the outer terminal 3, which 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 with one pole 7, 8 (or replaced by 34) or 9 of the AC network is connected.
  • the excitation winding of the remanence relay 1 is connected to the circuit node 10, 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.
  • the glow lamp button group 13a is combined from the series resistor 14 and the glow lamp 15 in parallel to the push button contact 16 to form a unit - the circuit via the normally closed contact 17, the outer terminal 18, the line 19 on the one hand and the lines 20, 21 to the other pole 22 of the AC network are closed.
  • this corresponds to the external wiring with line 23 to glow lamp pushbutton group 13b and from there via lines 24, 25 to the other pole of the AC network.
  • actuation of the glow lamp button group 13c connects to it via the conductor bridge 27, the outer terminal 28, the dashed line 29, the switch arm 30 from the normally closed contact 31 to the Counter contact 32, the line 33, the outer terminal 34, the lines 35 and 36 and the glow lamp button group 13c on the opposite side is directly connected to the other pole 39 of the AC voltage 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; H. the normally closed contact 17 is interrupted and the switch arm 30 is brought into the working position with a connection between the normally open contact 40 and the mating contact 32.
  • the conductor piece 41 and the outer terminal 37 in the case of FIG. 4a become the lamp 42 connected on one side to the one pole 7 of the alternating current network on the opposite side via the line pieces 43, 44 via the terminal 37, line piece 33 with the switch arm 30 in between between the working contact 40 and mating contact 32, and finally connected to the other pole 22 via line 21.
  • this consumer connection takes place from one pole 8 via the line bridge 45, the outer terminal 34, the line sections 33, 41 with an interposed switch arm 30 between the working contact 40 and the mating contact 32, the outer terminal 37, the line section 46 lamp 47 connected to the other pole via line 25.
  • the lamp 49 connected to the one pole 9 via the line piece 48 is correspondingly connected via the line pieces 50, 35 and 51, the outer terminal 34, the line pieces 33, 41 with an interposed switch arm 30 with mating contact 32 and make contact 40 and finally the line piece 38 is connected to the other pole 39 of the AC network.
  • the semiconductor compact module serves as a time circuit with a time-determining element for the dropout delay or pulse lengthening of the operating state “on” of the remanence relay 1 (time circuit IC 52), which has a positive span via node 53 voltage with respect to the node 54 from 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 the built-in master oscillator is tuned.
  • the time cycle is permanent when the AC voltage is applied, and in the case of FIGS. 4a and 4c 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 60, 61, 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 10 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 alternating current network through the excitation winding of the remanence relay 1, which because its reverse polarity causes it to drop, with the normally closed contact 17 and the switch arm 30 returning to their starting position, i. H. the consumer circuit is also interrupted.
  • the capacitors 65 and 66 are not functionally necessary, but they can be useful for suppressing external interference sources.
  • the line section 67 can optionally be replaced by the line section 68 shown in broken lines.
  • a diode 69 is inserted in the branch (arrow direction 11).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Auf dem Spezialgebiet der Schaltgeräte 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 Lichtbögen 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.
  • 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, 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. Eine derartige Ausbildung ist bekannt durch die DE-C-17 65 817.
  • Bisher sind solche Schaltgeräte als Zeitschalter, vor allem als Treppenlicht-Automaten, mit pneumatischen oder mechanischen Hemmwerken als zeitbestimmendes Glied ausgestattet in Verkehr gekommen. In hierzu äquivalenter Weise, jedoch mit einem Zeitkreis mit digitalem Zeitablauf, ist bei einer verwandten Schaltungsanordnung für ein Remanenzrelais oder ein bistabiles Relais, die bei der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit dem vorbeschriebenen Stand der Technik verwertet wird, ein solcher Zeitkreis mit digitalem Zeitablauf und fester Oszillator-Frequenz für eine Zeitschaltung in dem Aufsatz von D. Liß: «Elektronische Zeitrelais und ihre Anwendung in der Praxis» («Der Elektromeister + Deutsches Elektrohandwerk/de» Heft 21/1973, Seiten 1 bis 5) beschrieben. Dieser digitale Zeitkreis ermöglicht in äquivalenter Weise wie bei der DE-C 17 65 817 eine Nachschaltung, indem vor Ablauf der Verzögerungszeit das Zeitrelais durch Wiederanlegen der Betriebsspannung über eine und dieselbe Leitung erneut erregt wird, wobei die zunächst eingeleitete Zeitfunktion für die Verzögerung des Ausgangsimpulses zunächst abgebrochen und dann erneut eingeleitet wird, d. h. zu dem angefangenen Teilverzögerungs-Zeitabschnitt wird nach beliebiger Zeit zusätzlich ein weiterer Teilverzögerungs-Zeitabschnitt addiert, wodurch auf diese Weise verschieden lange Zeitabschnitte bemessen werden können.
  • Das Rücksetzen des Teilers ist bekanntlich bei fast jedem programmierbaren MOS-Universalbaustein für Zähler- und Uhrenanwendungen durch ein «L»-Signal am Rücksetzeingang möglich; vgl. SIEMENS-Schaltbeispiele, Ausgabe 1974/75, Seiten 139 bis 143. Die internen Rückstellvorgänge des Teilers auf «L»-Signal bei dem Anlegen der Speisespannung laufen, nachdem beim Abfallen der Speisespannung unter einen bestimmten Grenzwert der Betriebszustand des Teilers zunächst undefiniert bleibt, dann automatisch ab.
  • Wegen der Vielzahl der unterschiedlichen Verwendungsfälle der vorbeschriebenen Schaltungsanordnung für Dreileiter- und Vierleiter-Installationen, erstere mit oder ohne Nachschaltbarkeit, letztere mit unabhängig vom Zeitschalter getrennter Schaltung anderer Verbraucher, z. B. Beleuchtung für Bodenlicht, ist man, insbesondere bei den neueren Geräten mit elektronischem Zeitkreis, bis jetzt gezwungen, verschiedene Typen solcher Geräte mit unterschiedlicher Bestükkung und unterschiedlicher Beschaltung zu verwenden und dementsprechend am Lager vorrätig zu halten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die sicherstellt, dass die Strombelastung der Kontaktstücke hinreichend vermindert wird, um deren Lebensdauer bei gleichem Kontaktstück-Volumen und gleichem Kontakt-Auflagedruck wesentlich zu erhöhen, wobei der Schaltvorgang mit seinen möglicherweise nicht ganz vermeidbaren Kontaktprellungen schon durch die Konstruktion des Remanenzrelais oder durch geeignete Auslegung einer entsprechenden elektronischen Schaltungsanordnung möglichst in der Nähe des Nulldurchgangs des Wechselstroms erfolgt und wobei die Schaltungsanordnung im Rahmen besonderer Anwendungen (z.B. bei treppenlicht-Zeitschaltern) ohne weiteres - lediglich durch unterschiedliche äussere Beschaltung - als einheitlicher Typ in einschlägigen Fällen verwendbar oder mindestens die betreffenden, in manchen Fällen fehlenden oder entfallenen Schaltungsteile jederzeit und in einfacher Weise nachrüstbar sein sollen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der Gattung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils desselben. Diese Lösung vermittelt den technischen Fortschritt, dass die Schaltungsanordnung konstruktiv hinsichtlich der Baugrösse verbessert werden kann, d. h. 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 die Schaltungsanordnung in übersichtlicher und für die Praxis leicht verständlicher Weise an die Bedingugen der verschiedenen vorkommenden Installationen angepasst und dass mit ihrer Hilfe 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 - auch in ihrer Spezial-Ausbildung für Zeitschalter - gemäss der Lehre der Erfindung wesentlich weniger aufwendig als die bekannten der einschlägigen Technik, also auch von vornherein kostengünstiger als jene.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
    • 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 der Schaltungsanordnung für ihre Anwendung bei einem 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).
  • Die Schaltungsanordnung gemäss der vorliegenden Erfindung weist den Vorteil auf, dass die zwei stabilen Betriebszustände ihres magnetischen Kreises bei entsprechender Betätigung des zugeordneten Kontaktsatzes mit einem einzigen Gate-steuerbaren Halbleiter, z.B. einem Thyristor, in feiner Abstimmung herbeigeführt werden können, wobei auch die Forderung nach definierter Annäherung des Zünd- bzw. Schaltzeitpunkts in die unmittelbare Nähe des Null-Durchgangs der Wechselspannung erfüllt wird, wie sich im folgenden zeigen lässt. In Fig. 1 ist die Wechselspannung «u» des Wechselstromnetzes mit «a», ihre erste zeitliche Ableitung «du/dt» mit «b» bezeichnet. 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 315° bis 360° des einen Wellenzuges «d» und bis 225° des folgenden «e».
  • Dies wird dadurch erreicht, dass die Erregerspule und der magnetische Kreis des Remanenzrelais so dimensioniert werden, dass mit Erreichen des 0,75-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», d.h. 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 0,5-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 0,75-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. 2) liegt das Wechselstromnetz an. Durch die Gleichrichter-Baueinheit 101 mit dem Ladekondensator 102 wird die Wechselspannung so gleichgerichtet, dass an ihrem Ausgang 103 die Spitzenspannung als positive Gleichspannung auftritt; die Gleichrichter-Baueinheit 104 mit dem Ladekondensator 105 dient in entsprechender Weise zur Erzeugung des negativen Gleichspannungswerts gleich der Spitzenspannung, der an ihrem Ausgang 106 abnehmbar ist. Die Baugruppe 107 dient der Erzeugung der ersten zeitlichen Ableitung der Wechselspannung und ihrer Doppelweg-Gleichrichtung - ohne jede Glättung -, so dass an ihrem Ausgang 108 die beiden Halbwellen der ersten zeitlichen Ableitung als positive Sinus-Halbwellen auftreten. Die im Ausgang liegenden Spannungsteiler 109, 110 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 0,75-fachen Wert des Spitzenwerts 114 bzw. mit dem negativen Spitzenwert 115 konjunktiv verknüpft, so dass am Ausgang 116 bzw. 117 nur dann ein H-Signal («1") auftritt, wenn «u» mindestens gleich 0,8 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 der ersten zeitlichen Ableitung «du/dt» des Ausgangs 108 - am Eingang 119 des UND-Glieds 118 - des 0,5-fachen der Spannung 0,8 U des Signals am Spannungsteiler 109, 110 - am anderen Eingang des UND-Glieds 118. 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-Gliedes 129 und den einen Eingang 130 des Treiber-UND-Glieds 131. Die zweiten Eingänge 132 und 133 sind mit dem Ausgang 103 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 (z.B. 8, 26 in Fig.4b) 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-IC's 52 wird die Steuerelektrode 62 des Thyristors 63 durch das Ausgangssignal 58 beaufschlagt und damit die Ausschaltung des Remanenzreiais 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 Ausführungsbeispiel 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 mit 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. durch 34 ersetzt) bzw. 9 des Wechselstromnetzes verbunden wird. Auf der anderen Seite ist die Erregungswicklung des Remanenzrelais 1 mit dem Schaltungsknoten 10 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 der Glimmlampen-Tastergruppe 13a (Fall der Fig. 4a in Verbindung mit Fig. 3) - die Glimmlampen-Tastergruppe 13a ist aus dem Vorwiderstand 14 und der Glimmlampe 15 parallel zu dem Drucktasterkontakt 16 zu einer Einheit vereinigt- der Stromkreis über den Ruhekontakt 17, die äussere Klemme 18, die Leitung 19 einerseits und die Leitungen 20, 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 zur Glimmlampen-Tastergruppe 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 der Glimmlampen-Tastergruppe 13c die Verbindung zu dieser über die Leiterbrücke 27, die äussere Klemme 28, die gestrichelt gezeichnete Leitung 29, den Schalterarm 30 von dem Ruhekontakt 31 zu dem Gegenkontakt 32, die Leitung 33, die äussere Klemme 34, die Leitungen 35 und 36 zustande und die Glimmlampen-Tastergruppe 13c ist auf der Gegenseite direkt mit dem an die äussere 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, d. h. der Ruhekontakt 17 unterbrochen und der Schalterarm 30 in Arbeitslage mit Verbindung zwischen dem Arbeitskontakt 40 und dem Gegenkontakt 32 gebracht.
  • Dadurch wird das Leiterstück 41 und die äussere Klemme 37 im Falle der Fig. 4a die einseitig an den einen Pol 7 des Wechselstromnetzes angeschlossene Lampe 42 auf der Gegenseite über die Leitungsstücke 43, 44 über Klemme 37, Leitungsstück 33 mit dazwischen liegendem Schalterarm 30 zwischen Arbeitskontakt 40 und Gegenkontakt 32, sowie schliesslich über Leitung 21 mit dem anderen Pol 22 verbunden.
  • Im Falle der 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 30 zwischen Arbeitskontakt 40 und Gegenkontakt 32, die äussere Klemme 37, das Leitungsstück 46 zu der an den anderen Pol über die Leitung 25 angeschlossenen Lampe 47.
  • Im Falle der Fig. 4c wird dabei entsprechend die an den einen Pol 9 über das Leitungsstück 48 angeschlossene Lampe 49 über die Leitungsstükke 50, 35 und 51, die äussere Klemme 34, die Leitungsstücke 33, 41 mit dazwischenliegendem Schalterarm 30 mit Gegenkontakt 32 und Arbeitskontakt 40 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 Remanenzrelais 1 dient in allen drei Fällen in gleicher Weise der Halbleiter-Kompaktbaustein (Zeitkreis-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. 4b ist der Zeitkreis bei Anlegen der Wechselspannung an sich dauernd und im Falle der Fig. 4a und der Fig. 4c 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 Drucktasterkontakts 16 - wie in dem anderen Fall der Glimmlampen-Tastergruppe 13b - die bei seiner Betätigung über die Diode 57' kurzgeschlossene Spannung am Knotenpunkt 53 freigegeben und nach automatischer Rücksetzung des im Halbleiter-Kompaktbaustein integrierten Frequenzteilers der Zählvorgang im Falle der Fig. 4c - bei vollständigem Ablauf des Zählvorgangs - in den Fällen Fig. 4a und 4b bereits bei früherer Betätigung des Tasterkontakts die Versorgungsspannung über den Arbeitskontakt wieder eingeschaltet und danach der Zählvorgang von neuem 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 10 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 30 in ihre Ausgangslage zurückkehren, d. h. auch der Verbraucherstromkreis unterbrochen wird.
  • Wird während des Betriebszustandes «Ein» eine Glimmlampen-Tastergruppe 13a, 13b 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 eingesellte Zeitspanne verlängert, d. h. 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 Leitungsstück 68 ersetzt sein. Ausserdem kann es bei schwer ansprechendem Remanenzrelais vorteilhaft sein, wenn in dem Zweig (Pfeilrichtung 11) eine Diode 69 eingefügt ist.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Ein- und Ausschaltung grösserer Verbraucherleistungen in einem Wechselstromnetz mit mehreren durch Glimmlampen-Taster, d.h. zu einer Glimmlampe (15) mit Vorwiderstand (14) parallel geschaltetem Drucktaster (16), als Einschaltstellen für eine durch einen Stromkreis definierbare Zeitdauer ein- und ausschaltbaren, räumlich getrennten Verbrauchern und für wahlweisen Einsatz bei Dreileiter-oder Vierleiter-Installationen, mit und ohne Nachschaltbarkeit,
mit einem Remanenzrelais (1), einem im Verbraucherstromkreis liegenden Arbeitskontakt (40), der wechselweise für den Betriebszustand «Aus» oder für den Betriebszustand «Ein» des Verbraucherstromkreises betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) an den einen Pol (7, 8 bzw. 9) des Wechselstromnetzes unmittelbar angeschlossen ist und an den anderen Pol (22, 26 bzw. 39) des Wechselstromnetzes über zwei zueinander parallel-geschaltete Strompfade, wobei der eine Strompfad in Verbindung mit dem Glimmlampen-Taster und einem Ruhekontakt (17) oder einem elektronisch gesteuerten Schalter der Erregung in der einen Richtung und der zweite Strompfad, gesteuert durch den Zeitkreis, der Erregung in entgegengesetzter Richtung dient, und
(a1) der Zeitkreis als zeitbestimmendes Glied für die Rückfallverzögerung bzw. Verlängerung 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 erfolgt und
(a2) der zweite Strompfad einen von einem Freigabesignal des Zeitkreises gesteuerten Thyristor (63) und eine Diode (55) von gleicher Durchlassrichtung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Arbeitskontakts (40), enthält, und
(b) das Remanenzrelais (1) innerhalb von Zeitabschnitten der entgegengesetzt gerichteten Halbwellen des Wechselstroms umschaltbar ist, die innerhalb des Bereichs von 135° bis 225° bzw. 315° bis 45° elektrisch symmetrisch zum StromNulldurchgang umschaltbar liegen, wobei
(b1) die Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) und dessen magnetischer Kreis so dimensioniert sind, dass für die Erregung des Remanenzrelais (1) in der einen oder in der entgegengesetzten Richtung ein Strom erforderlich ist, der grösser ist als das 0,75-fache des Spitzenstroms
(b2) oder alternativ die Amplitudenwerte der Netzspannung zusammen mit deren ersten zeitlichen Ableitungswerten in einer logischen Baugruppe so verknüpft werden, dass an den zwei Ausgängen derselben je ein Freigabesignal auftritt, welches einen Stromkreis mit Erregerwicklung-Zeitkreis bei Betätigung des Drucktasters für Ein- bzw. Ausschaltung der Verbraucher beaufschlagt, wobei in einer Verknüpfungsschaltung
(b2.1) die von der Wechselspannung (113) und dem 0,75-fachen Wert (Eingänge 114 bzw. 115) des positiven gleichgerichteten Spitzenwerts derselben,
(b2.2) die von der doppelweg-gleichgerichteten ersten zeitlichen Ableitung (108) und dem 0,5- fachen Wert des positiven gleichgerichteten Spitzenwerts (120)
(b2.3) und die von der Wechselspannung (113) und dem 0,75-fachen Wert des negativen gleichgerichteten Spitzenwerts derselben (am Eingang 115)

abgeleiteten Spannungen verwertet werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Baugruppe eine Dreiergruppe von UND-Gliedern (111, 112, 118) enthält, deren Eingänge von den Ausgängen der Verknüpfungsschaltung beaufschlagt werden und
(a) 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 (112, 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 (103) 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 (10) zwischen Erregerwicklung des Remanenzrelais (1) und Anode des Thyristors (63) und das Ausgangssignal des zugeordneten Treiber-UND-Glieds (131) den Steuereingang (62) des Thyristors (63) beaufschlagen (Fig. 4).
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbare Anschluss des Remanenzrelais (1), der Anschluss des Ruhekontakts (17), die Kathode der in Serie mit dem Thyristor (63) liegenden Diode (55), der Arbeitskontakt (40), dessen Gegenanschluss (32) und gegebenenfalls ein mit dem Arbeitskontakt (40) kombinierter weiterer Ruhekontakt (31) an getrennte äussere Anschlussklemmen (3,18, 56, 37, 34, 28) geführt sind, die mit den Polen des Verbraucherstromkreises (z. B. 4, 44) und der Glimmlampentaster (z.B. 19, 20), sowie mit Leitungsbrücken (z. B. 44) beschaltet sind, ausschliesslich den unterschiedlichen Betriebsbedingungen für Dreileiter- oder Vierleiter-Installationen dienen.
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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