CH638644A5 - Drive circuit for a contactor for switching said contactor on again after an interruption in the supply voltage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung 45 für ein Schütz zum Wiedereinschalten desselben nach einem Unterbruch der Speisespannung, mit einer ersten Überwachungsschaltung zum Überwachen der Speisespannung für das Schütz und einer zweiten Überwachungsschaltung zum Überwachen des Schaltzustandes des Schützes, die beide aus-5o gangsseitig an eine Steuerschaltung angeschlossen sind, der ein Ausgangskreis zum Erzeugen eines Wiedereinschaltbefeh-les für das Schütz nachgeschaltet ist, wobei die Steuerschaltung bei Wiederkehren der Speisespannung innerhalb einer gegebenen Zeitspanne und bei vor dem Spannungsunterbruch 55 eingeschaltet gewesenem Schütz ein ein Ansprechen des Ausgangskreises bewirkendes Steuersignal erzeugt.

Derartige Ansteuerschaltungen dienen dazu, ein bei einem Unterbruch der Speisespannung abgefallenes Schütz bei span-nungsrückkehr automatisch wiedereinzuschalten, falls die 60 Dauer des Spannungsunterbruches kleiner war als eine gegebene Zeitspanne. Während der spannungslosen Pause darf jedoch die Ansteuerschaltung nicht stillgesetzt werden, sondern muss zur Erfüllung ihrer Aufgabe in Betrieb bleiben.

Bei bekannten Lösungen wird die Aufrechterhaltung des 65 Funktionsablaufes in der Ansteuerschaltung dadurch bewirkt, dass bei Ausfall der Speisespannung die Stromversorgung für alle signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung sichergestellt wird. Das wird z.B. dadurch erreicht, dass die Spei-

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sung des Schützes und der Ansteuerschaltung von verschiedenen Netzen her erfolgt. Eine weitere Möglichkeit besteht im Vorsehen von Pufferbatterien, die bei Netzausfall die Stromversorgung für die Ansteuerschaltung übernehmen.

Alle diese Lösungen sind jedoch recht aufwendig und daher mit entsprechend hohen Kosten verbunden.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Sicherstellung der Stromversorgung einen Speicherkondensator vorzusehen, der bei Spannungsausfall die Speisung der signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung übernimmt. Dieser Speicherkondensator muss entsprechend gross dimensioniert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren einwandfreie Funktionsweise bei Ausfall der Speisespannung für das Schütz auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt wird, ohne dass hiezu äussere Hilfsmittel, etwa eine Notstromquelle notwendig sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfmdungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen bei eingeschaltetem Schütz an die Speisespannung angelegten, bei Speisespannungsunterbruch von letzterer abtrennbaren und sich über einen Entladekreis entladenden Kondensator sowie einen an diesen angeschlossenen, bei Spannungsrückkehr den Ladezustand des Kondensators abtastenden Vergleichskreis aufweist, der nach Massgabe des abgetasteten Ladezustandes des Kondensators ein das Ansprechen des Ausgangskreises bewirkendes Steuersignal erzeugt.

Bei eingeschaltetem Schütz und intakter Stromversorgung ist der Kondensator aufgeladen. Bei Ausfall der Speisespannung erfolgt eine Entladung über den Entladekreis. Während des Speisespannungsunterbruches wird daher der Funktionsablauf auch ohne äussere Speisung aufrechterhalten. Bei Rückkehr der Speisespannung wird der Ladezustand des Kondensators, der von der Dauer des Spannungsunterbruches abhängt, abgetastet. Je nach Ladezustand, d.h. je nach Dauer des Spannungsunterbruches, wird der Ausgangskreis aktiviert oder nicht, um das Schütz einzuschalten bzw. im ausgeschalteten Zustand zu belassen. Da wie erwähnt die Ansteuerschaltung bei Ausfall der Speisespannung ohne äussere Stromversorgung auskommt, kann sie ohne weiteres vom gleichen Netz gespeist werden wie das Schütz.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : das Schaltbild eines Steuerkreises für ein Schütz mit einer Ansteuerschaltung,

Fig. 2: das Blockschaltbild und

Fig. 3 : das Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispieles einer Ansteuerschaltung gemäss Fig. 1,

Fig. 4: das Blockschaltbild und

Fig. 5a, 5b und 5c: das Schaltschema einer zweiten Ausführungsform einer Ansteuerschaltung gemäss Fig. 1.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild des Steuerkreises für ein Schütz mit angeschlossener Ansteuerschaltung. Zwischen die Speiseleitungen 1 und 2 eines Speisenetzes sind in Serie der Kontakt 3 eines thermischen Überstromauslösers, eine AUS-Taste 4, eine EIN-Taste 5 und die Spule 6 eines Schützes geschaltet. Parallel zur EIN-Taste 5 ist ein Arbeitskontakt 6a des Schützes 6 geschaltet. An die Speiseleitungen 1 und 2 sind die Eingänge A bzw. B einer nur schematisch dargestellten Ansteuerschaltung 7 angeschlossen. Von dieser Ansteuerschaltung 7 ist nur ein Umschaltkontakt k gezeigt, der über die Ausgänge C und E parallel zur EIN-Taste 5 geschaltet ist. Die Speisespannung UN kann eine Gleich- oder Wechselspannung sein. Für die folgenden Ausführungen wird jedoch angenommen, dass die Speisespannung UN eine Wechselspannung sei.

Die Funktionsweise der Schaltung gemäss Fig. 1 ist wie folgt:

Beim Betätigen der EIN-Taste 5 wird das Schütz 6 eingeschaltet und hält sich über den Arbeitskontakt 6a selbst.

Durch Betätigen der AUS-Taste 4 bzw. durch Öffnen des Kontaktes 3 erfolgt auf bekannte Weise ein Abschalten des Schützes 6. Fällt nun bei eingeschaltetem Schütz 6 die Netzspannung UN aus, so fällt das Schütz 6 sofort ab. Der Ausfall der Speisespannung wird auf noch zu beschreibende Weise von der Ansteuerschaltung 7 festgestellt. Über die Eingänge E und B erhält die Ansteuerschaltung 7 die Information über den Schaltzustand des Schützes 6 vor Ausfall der Speisespannung. Bei eingeschaltetem Schütz und intakter Stromversorgung tritt zwischen den Anschlüssen E und B die Spannung US2 auf. Bei Wiederkehr der Speisespannung UN wird dann ein Umschalten des Kontaktes k und Somit ein Wiedereinschalten des Schützes 6 bewirkt, wenn die Dauer des Spannungsunterbruches eine festgelegte Zeitspanne nicht überschritten hat. Andernfalls verbleibt der Kontakt k in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, so dass ein Wiedereinschalten des Schützes 6 über die EIN-Taste 5 erfolgen muss. In der Fig. 1 ist weiter die Steuerspannung USi dargestellt, die immer dann zwischen den Anschlüssen C und B der Ansteuerschaltung 7 herrscht, wenn die AUS-Taste 4 und der Kontakt 3 geschlossen sind. Die Bedeutung dieser Steuerspannung Usi wird anhand des Ausführungsbeispieles gemäss den Fig. 4 und 5 noch näher erläutert werden.

Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Ansteuerschaltung 7. Diese weist eine erste Überwachungsschaltung 8 zum Überwachen der Speisespannung UN und eine zweite Überwachungsschaltung 9 zum Überwachen des Schaltzustandes des Schützes 6 auf. Diese beiden Überwachungsschaltungen 8 und 9 sind ausgangsseitig an eine Steuerschaltung 10 angeschlossen, der ein Ausgangskreis 11 nachge&haltet ist. Die Überwachungsschaltung 8 ist eingangsseitig an die Speisespannung UN angelegt und erzeugt ein Ausgangssignal, das für das Vorhandensein bzw. Fehlen der Speisespannung UN kennzeichnend ist. An den Eingang der anderen Überwachungsschaltung 9 wird die Steuerspannung US2 angelegt. Das von der Überwachungsschaltung 9 erzeugte Ausgangssignal ist kennzeichnend für den EIN-Zustand bzw. AUS-Zustand des Schützes 6. Die Steuerschaltung 10 erzeugt bei einem Ausfall der Speisespannung UN an seinem Ausgang dann ein Steuersignal, wenn die Speisespannung innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer wieder zurückkehrt. Das von der Steuerschaltung 10 erzeugte Steuersignal bewirkt ein Ansprechen des Ausgangskreises 11, der seinerseits einen Wiedereinschaltbefehl für das Schütz 6 abgibt, d.h. ein Betätigen des Kontaktes k (Fig. 1) zur Folge hat.

In Fig. 3 ist das Schaltschema dieser ersten Ausführungsform der Ansteuerschaltung dargestellt. An die beiden Anschlüsse A und B der Ansteuerschaltung 7 ist ein Transformator 12 angeschlossen, dem ein Brückengleichrichter 13 nachgeschaltet ist. An den Pluspol dieses Brückengleichrichters ist die Speiseleitung 14 und an den Minuspol die Speiseleitung 15 angeschlossen. Über diese Speiseleitungen 14 und 15 erfolgt die Stromversorgung der signalverarbeitenden Teile der Ansteuerschaltung 7. Die Speiseeinheit weist ferner eine Entkopplungsdiode Dl, einen Glättungskondensator Cl sowie einen Widerstand R1 und eine Zenerdiode ZD1 auf, die zur Spannungsstabilisierung dient. Die Anode dieser Zenerdiode ZD1 ist mit der Basis eines Transistors T1 verbunden, der Teil der Überwachungsschaltung 8 bildet. Im folgenden werden nun die weiteren zu dieser Überwachungsschaltung 8 gehörenden Schaltelemente erwähnt. Ein Teil eines Hilfszeitkreises bildender Kondensator C2 ist über eine Entkoppelungsdiode D2 zwischen die Speiseleitungen 14 und 15 geschaltet. Dieser Kondensator D2 ist über Widerstände R2 und R3 mit dem Gate eines Feldeffekttransistors FT1 verbunden. Dieser Feld-

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effekttransistor FT1 ist über eine Zenerdiode ZD2 an das Gate und FT4 auf, die vom Transistor T2 der Überwachungsschaleines weitern Feldeffekttransistors FT2 angeschlossen. FT2, tung 9 gesteuert werden. Zwischen diese beiden Feldeffekt-der noch zur Überwachungsschaltung 8 gehört, ist mit zwei transistoren FT3 und FT4 ist über einen Widerstand R8 ein weiteren Feldeffekttransistoren FT3 und FT4, die Teile der Kondensator C5 angeschlossen, der weiter mit der Zuleitung Steuerschaltung 10 bilden, in Serie geschaltet. Die Überwa- 5 15 verbunden ist. Dieser Kondensator C5 ist in einen Entlade-chungsschaltung 8 weist noch einen Zeitkreis auf, der durch kreis geschaltet, der weiter eine Serieschaltung eines Potentio-die Serieschaltung eines Kondensators C3 und eines Wider- meters R9, eines Widerstandes RIO und einer Diode D6 auf-standes R4 gebildet ist. Dieser Zeitkreis ist mit der Kollektor- weist. Über die verhältnismässig niedrige Impedanz der span-Emitterstrecke des Transistors T1 in Serie geschaltet. nungslosen Schaltung ist dieser Entladekreis geschlossen. Zur

Diese Überwachungsschaltung 8 arbeitet wie folgt: io Abtastung des Ladezustandes des Kondensators C5 ist ein

Sobald an die Klemmen A und B die Speisespannung UN Spannungskomparator 16 vorhanden, der durch einen hochangelegt wird, wird der Glättungskondensator Cl aufgeladen. ohmigen Operationsverstärker gebildet ist. Der Kondensator Wird der Referenzwert der Zenerdiode ZD1 erreicht, wird der C5 ist über die Widerstände R9 und RIO mit dem Eingang 3 Transistor T1 in den leitenden Zustand versetzt, was ein Anle- des Komparators 16 verbunden. Der Eingang 2 des Kompara-gen des Zeitkreises C3, R4 an die Zuleitungen 14, 15 zur Folge 15 tors 16 ist mit dem Abgriff eines einstellbaren Widerstandes hat. Der Kondensator C3 wird nun über den Widerstand R4 R12 verbunden, der mit weitern Widerständen RI 1 und R13 in aufgeladen. Falls der Kondensator C3 auf eine Spannung auf- Serie geschaltet ist. Diese Widerstände RI 1, R12 und R13 bilgeladen ist, die grösser ist als der Referenzwert der Zenerdiode den einen Spannungsteiler, durch den die am Eingang 2 anlie-ZD2 plus die Schwellspannung des Feldeffekttransistors FT2, gende Referenzspannung bestimmt wird. Der als Spannungs-wird der Feldeffekttransistor FT2 leitend. Bei Rückkehr der 20 komparator 16 dienende Operationsverstärker ist so hochoh-Speisespannung UN nach einem Speisespannungsunterbruch mig, dass er während der spannungslosen Phase bei einem hat demnach der Zeitkreis C3, R4 ein zeitlich verzögertes Ein- Netzausfall keine Belastung des Entladekreises darstellt und schalten des Feldeffekttransistors FT2 zur Folge. Dieses verzö- über das Potentiometer R9 ohne Verfälschung die Spannung gerte Einschalten von FT2 ist nötig, um auf noch zu beschrei- am Kondensator C5 messen kann. Der Ausgang 6 des Span-bende Weise ein richtiges Funktionieren der Überwachungs- 25 nungskomparators 16 ist über eine Zenerdiode ZD4 und einen Schaltung 10 zu gewährleisten. Bei Ausfall der Netzspannung Widerstand R14 mit der Basis eines Transistors T3 verbunden, UN wird der Kondensator C2 von Bedeutung. Sobald die Spei- der Teil des Ausgangskreises 11 bildet. In Serie mit der Kol-sespannung UN verschwindet, entlädt sich dieser Kondensator lektor-Emitterstrecke dieses Transistors T3 ist ein Relais K mit C2 sehr schnell über die Widerstände R2 und R2'. Durch die- einem Umschaltkontakt k sowie ein weiterer Transistor T4 ses Entladen von C2 wird der Feldeffekttransistor FT1 leitend, 30 und eine Diode D7 geschaltet. Der Transistor T4 dient als was ein Sperren des Feldeffekttransistors FT2 zur Folge hat. Serieregler zur Begrenzung der Spannung am Relais K. Mit dem Sperren von FT2 wird, wie das noch zu erläutern sein Die Funktionsweise der Steuerschaltung 10 und des Auswird, die Speisung des Kondensators der Überwachungsschal- gangskreises 11 ist wie folgt:

tung 10 sofort unterbrochen. Das Entladen des Kondensators Das Auf- und Entladen des Kondensators C5 wird durch

C2 erfolgt schneller als das Abklingen der Speisespannung 35 die beiden Feldeffekttransistoren FT3 und FT4 gesteuert. Wie UN, so dass die Speisung der Schaltung während dem Entla- bereits erwähnt erfolgt das Ein- und Ausschalten von FT3 und den von C2 aufrechterhalten bleibt. FT4 vom Transistor T2 der Überwachungsschaltung 9 her. Ist

Die an die Klemmen E und B der Ansteuerschaltung 7 das Schütz 6 eingeschaltet, so leitet wie bereits beschrieben der angeschlossene zweite Überwachungsschaltung 9 weist eine Transistor T2. Das bewirkt, dass der obere Feldeffekttransistor Diode D3 zum Gleichrichten der Steuerspannung US2 auf. Die 40 FT3 leitet, während der untere Feidefekttransistor FT4 beiden Widerstände R5 und R6 dienen zum Begrenzen des gesperrt ist. Da wie erwähnt der Feldeffekttransistor FT2 der Eingangsstromes. Eine Zenerdiode ZD3 dient zum Begrenzen Überwachungsschaltung 8 ebenfalls leitet, wird der Kondensader Eingangsspannung für die nachfolgenden Schaltungsele- tor C5 über den Widerstand R8 aufgeladen. Bei eingeschalte-mente. Der Zenerdiode ZD3 kann eine Entkoppelungsdiode tem Schütz 6 befindet sich somit der Kondensator C5 im gela-D4 nachgeschaltet sein, die dazu dient, die Aufladezeitkon- 45 denen Zustand. Wird nun das Schütz 6 bewusst abgeschaltet, stante und die Entladezeitkonstante eines als Zwischenspei- z.B. durch Betätigen der AUS-Taste 4 oder Öffnen des Kon-cher dienenden Kondensators C4 unterschiedlich wählen zu taktes 3, so verschwindet die Steuerspannung US2 an den Ein-können. Über einen Widerstand R7 ist dieser Kondensator C4 gängen E und B, was nach Ablauf einer kurzen Verzögerungs-mit der Basis eines Transistors T2 verbunden, dessen Kollek- zeit bewirkt, dass der Transistor T2 sperrt. Das hat wiederum tor mit dem Gate der Feldeffekttransistoren FT3 und FT4 der 50 ein Sperren des Feldeffekttransistors FT3 und ein Einschalten Steuerschaltung 10 verbunden ist. Der Transistor T2 bildet des Feldeffekttransistors FT4 der Steuerschaltung 10 zur somit das Ausgangsglied der Überwachungsschaltung 9. Liegt Folge. Der Kondensator C5 entlädt sich über den Widerstand die Spule 6 des Schützes an Spannung, dann erscheint wie R8. Bei dieser normalen Abschaltung greift die Ansteuerschal-bereits erwähnt an den Klemmen E, B die Steuerspannung tung 7 demnach nicht in den Funktionsablauf ein.

US2. Der Kondensator C4 wird nun relativ rasch aufgeladen, 55 Fällt nun die Speisespannung UN aus, so erfolgt auf die wobei die Aufladezeitkonstante durch die Widerstände R5, R6 bereits beschriebene Weise ein sofortiges Sperren des Feld-und C4 gegeben ist. Hat der Kondensator C4 einen Ladezu- effekttransistors FT2. Das hat ein sofortiges Abtrennen des stand erreicht, der über den Widerstand R7 das Fliessen eines Kondensators C5 von seiner Speisung zur Folge. Ein Entladen genügend grossen Basisstromes erlaubt, so wird der Transistor des Kondensators C5 über den Feldeffekttransistor FT3 wird T2 leitend und gibt somit an die Steuerschaltung 10 die Infor- 60 durch die Diode D5 vermieden. Der Kondensator C5 entlädt mation «Schütz ein» ab. Wird die Spule des Schützes 6 span- sich nun über das Potentiometer R9, den Widerstand RIO, die nungslos, so entlädt sich der Kondensator C4 über den Wider- Diode D6 und die vergleichsweise niedrige Impedanz der stand R7 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 mit spannungslosen Schaltung.

einer Entladezeitkonstanten, die grösser ist als die Auflade- Kehrt nun die Netzspannung UN wieder, so ist es wesent-

zeitkonstante und auf die Zeitabläufe in den übrigen Schal- 65 lieh, dass der Kondensator C5 während einer gewissen Peri-tungsteilen der Ansteuerschaltung 7 abgestimmt ist. ode von der Speisung abgetrennt bleibt, damit sein Ladezu-

Die Steuerschaltung 10 weist wie bereits erwähnt zwei über stand abgetastet werden kann. Das wird wie bereits beschrie-eine Diode D5 in Serie geschaltete Feldeffekttransistoren FT3 ben durch das verzögerte Wiedereinschalten des Feldeffekt-

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transistors FT2 bewirkt. Nach Rückkehr der Speisespannung UN wird der Ladezustand des Kondensators C5, d.h. dessen Spannung, durch den Spannungskomparator 16 abgetastet.

Liegt nun die Spannung am Kondensator C5 beim Wiederkehren der Spannung über dem am Eingang 2 des Komparators 5 16 anliegenden Referenzwert, so erscheint am Ausgang 6 des Komparators 16 ein Ausgangssignal, das ein Einschalten des Transistors T3 des Ausgangskreises 11 bewirkt. Das hat ein Einschalten des Relais K zur Folge, wodurch der Kontakt k umgeschaltet wird und die Anschlüsse C und E miteinander io verbindet. Dadurch wird das Schütz 6 wieder eingeschaltet und an den Eingängen E und B die Steuerspannung US2 angelegt, die den Feldeffekttransistor FT3 leitend steuert, so dass der Kondensator C5 nach Öffnen des Feldeffekttransistors FT2 sofort wieder aufgeladen wird (Rückkopplung). Ist jedoch is die Spannung niedriger als der Referenzwert, so erscheint am Ausgang des Komparators 16 kein Ausgangssignal, womit ein Ansprechen des Relais K und ein Wiedereinschalten des Schützes 6 unterbleibt.

Mit dem Potentiometer R9 kann die Entladezeitkonstante 20 des Kondensators C5 verändert werden, was es ermöglicht, die Zeitspanne einstellen zu können, innert welcher ein Wiederkehren der ausgefallenen Netzspannung UN zu einem Wiedereinschalten des Schützes 6 führt.

Bei der beschriebenen Ansteuerschaltung wird demnach 25 das Schütz 6 automatisch wiedereingeschaltet, falls der Netzspannungsunterbruch kürzer ist als die durch die Steuerschaltung 10 festgelegte Zeitdauer. Ist mehr als ein Schütz an dasselbe Speisenetz geschaltet, so wird häufig verlangt, dass beim Wiederkehren der Speisespannung nach einem Spannungsun- 30 terbruch die einzelnen Schütze gestaffelt eingeschaltet werden, um die Netzbelastung beim Wiederkehren der Speisespannung möglichst gering zu halten. Das trifft vor allem bei Motorschützen zu, die Antriebsmotoren ans Netz schalten.

Eine derartige Ansteuerschaltung ist in den Fig. 4 und 5 darge- 35 stellt.

Wie das Blockschema gemäss Fig. 4 zeigt, weist eine solche Ansteuerschaltung gleich wie die in Fig. 2 gezeigte Lösung zwei Überwachungsschaltungen 8 und 9, eine Steuerschaltung 10 sowie einen Ausgangskreis 11 auf. Im Gegensatz zur Aus- « führungsform gemäss Fig. 2 ist bei der in Fig. 4 gezeigten Variante zwischen Steuerschaltung 10 und Ausgangskreis 11 ein Zeitverzögerungskreis 17 geschaltet, der ausser dem Ausgangssignal der Steuerschaltung 10 noch das Aussgangssignal der Überwachungsschaltung 9 und dasjenige einer weiteren 45 Überwachungsschaltung 18 empfängt, welche auf das bei intakter Speisung erfolgende Ein- bzw. Ausschalten des Schützes anspricht. Der Ausgangsskreis 11 ist ausser mit dem Zeitverzögerungskreis 17 noch mit einem Einschaltkreis 19 für Schnellwiedereinschaltung verbunden. so

Wie bereits anhand der Fig. 2 beschrieben, erzeugt die Steuerschaltung 10 dann ein Ausgangssignal, wenn nach einem Unterbruch der Speisespannung diese innerhalb einer gegebenen Zeitspanne wiederkehrt und vor diesem Spannungsunterbruch das Schütz 6 (Fig. 1) eingeschaltet war. Die- 55 ses Steuersignal der Steuerschaltung 10 stösst den Zeitverzögerungskreis 17 an, der nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer ein Ausgangssignal erzeugt, welches ein Ansprechen des Ausgangskreises 11 und somit ein Wiedereinschalten des Schützes 6 zur Folge hat. Dauert der Unterbruch der Speise- 60 Spannung UN nur eine sehr kurze Zeit, die wesentlich kürzer ist als die durch die Steuerschaltung 10 gegebene Zeitdauer, so bewirkt der Einschaltkreis 19 ein sofortiges Ansprechen des Ausgangskreises 11 und somit ein sofortiges Wiedereinschalten des Schützes 6. Das Ansprechen des Einschaltkreises 19 65 hat keine Einfluss auf den Funktionsablauf in der Steuerschaltung 10 und im Zeitverzögerungskreis 17. An die Überwachungsschaltung 18 wird die Steuerspannung US] (Fig. 1)

angelegt, die immer dann vorhanden ist, wenn kein AUS-Befehl für das Schütz 6 vorliegt, d.h. wenn die AUS-Taste 4 und auch der Kontakt 3 des thermischen Überstromauslösers geschlossen sind. Wird nun nach Rückkehr der Speisespannung Um und bevor das Schütz 6 über den Zeitverzögerungskreis 17 wieder eingeschaltet wird, durch Öffnen der AUS-Taste 4 bzw. des Kontaktes 3 ein Abschaltbefehl erteilt, so verschwindet die Steuerspannung USi und die Überwachungsschaltung 18 erzeugt ein Zurückstellen des Zeitverzögerungskreises 17, wodurch ein Wiedereinschalten des Schützes verhindert wird.

Anhand der Fig. 5 wird nun der genauere Aufbau dieser Ansteuerschaltung beschrieben. Diese Fig. 5 setzt sich aus den Teilfiguren 5a, 5b und 5c zusammen, die nebeneinandergereiht das vollständige Schaltschema ergeben.

In Fig. 5a sind die Überwachungsschaltungen 8 und 9 sowie die Steuerschaltung 10 dargestellt. Diese Schaltungsteile entsprechen in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise den Überwachungsschaltungen 8 und 9 bzw. der Steuerschaltung 10 gemäss Fig. 3. Sich entsprechende Schaltungselemente sind daher in den Fig. 3 und 5a mit denselben Bezugszeichen versehen. Für die genauere Beschreibung des in der Fig. 5a dargestellten Teils der Ansteuerschaltung wird demzufolge auf die vorstehenden Erläuterungen zur Fig. 3 verwiesen. Zusammenfassend wird nur nochmals daraufhingewiesen, dass am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 dann ein Ausgangssignal erscheint, wenn nach einem Unterbruch der Speisespannung Um diese innerhalb einer durch die Steuerschaltung 10 festgelegten Zeitspanne wiederkehrt und vor dem Speisespannungsunterbruch das Schütz 6 eingeschaltet war, d.h. die Steuerspannung US2 vorhanden war. Der Transistor T2 der Überwachungsschaltung 9 befindet sich dann im leitenden Zustand, wenn an den Klemmen E und B die Steuerspannung US2 anliegt, d.h. wenn das Schütz 6 eingeschaltet ist.

Wie aus Fig. 5b hervorgeht, die den an die Fig. 5a anschliessenden Schaltungsteil zeigt, ist der Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 über einen Widerstand R15 mit der Basis eines Transistors T5 verbunden. Durch ein am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 erscheinendes Ausgangssignal wird der Transistor T5 in den leitenden Zustand versetzt, wodurch ein mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors T5 angeschlossener weiterer Transistor T6 eingeschaltet wird. Durch das Einschalten dieses Transistors T6, der mit seinem Emitter an die Speiseleitung 14 (Leitung b) angeschlossen ist, wird der Zeitkreis des Zeitverzögerungskreises 17 an Spannung gelegt. Dieser Zeitkreis weist einen Timer 20 bekannter Bauart auf. An den Eingang 6, 7 dieses Timers 20 ist ein eine Serieschaltung eines Potentiometers R16 und eines Kondensators C6 aufweisendes Zeitglied geschaltet. An die Klemme 4 des Timers 20 ist ein Transistor T7 angeschlossen, der auf noch zu beschreibende Weise durch das Ausgangssignal der Überwachungsschaltung 18 gesteuert wird und zum Zurückstellen des Timers 20 beim Auftreten eines AUS-Befehls für das Schütz 6 dient. Die an den Anschluss 2 des Timers 20 angeschlossenen Schaltungselemente, d.h. eine Zenerdiode ZD5 und ein Widerstand R17, dienen zum Einstellen eines definierten Anfangszustandes für den Timer 20. An den Anschluss 5 des Timers 20 ist ein Eichkreis angeschlossen, der durch einen einstellbaren Widerstand R18 und einen Kondensator C7 gebildet wird. Der Ausgang 3 des Timers 20 ist mit dem Eingang 1 eines NOR-Gatters 22 verbunden, das mit weiteren NOR-Gattern 23,24 und 25 zu einem C-MOS-Logikbau-stein 21 zusammengefasst ist. Der Eingang 2 des NOR-Gatters 22 ist mit dem Kollektor eines Transistors T8 verbunden. Dieser Transistor T8 wird leitend, sobald der Transistor T6 eingeschaltet und damit der Timer 20 an Spannung gelegt wird. Bei leitendem Transistor T8 ist der Spannungspegel am Eingang 2 NOR-Gatters 22 tief (Wert 0). Bei gesperrtem Transistor T6,

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d.h. bei von der Speisung abgetrennten Timer 20, ist auch der Transistor T8 ausgeschaltet. In diesem Fall ist der Eingang des NOR-Gatters 22 über den Widerstand R19 an die Zuleitung b angelegt. An diesem Eingang 2 steht somit der Signalzustand 1 an. Dieser Transistor T8 dient demnach dazu, beim Wiederkehren der Speisespannung Un während der Auswertzeit der Steuerschaltung 10, d.h. bis zum Zeitpunkt, in dem am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 ein Ausgangssignal erscheint, am Eingang 2 des NOR-Gatters 22 den Signalzustand 1 zu erzeugen, da während dieser Auswertezeit der Signalzustand am Eingang 1 des NOR-Gatters 22 Undefiniert ist. Der Ausgang des NOR-Gatters 22 ist mit dem einen Eingang 8 eines weiteren NOR-Gatters 24 verbunden, dessen anderer Eingang 9 an den Ausgang 4 des NOR-Gatters 23 angeschlossen ist. Die Eingänge 5 und 6 dieses NOR-Gatters 23 sind mit dem Kollektor des Transistors T2 der Überwachungsschaltung 9 (Fig. 5a) verbunden. Ist bei ausgeschaltetem Schütz 6 der Transistor T2 gesperrt, dann steht an den Eingängen 5,6 des NOR-Gatters 23 über den Widerstand R20, der zwischen den Kollektor des Transistors T2 und die Zuleitung b geschaltet ist, der Signalzustand 1 an. Befindet sich jedoch der Transistor T2 bei eingeschaltetem Schütz 6 im leitenden Zustand, so weisen die Eingänge 5,6 des NOR-Gatters

23 den Signalzustand 0 auf. Der Ausgang 10 des NOR-Gatters

24 ist an die Eingänge 12,13 des NOR-Gatters 25 angeschlossen, der über eine Diode D8 und einen Widerstand R21 mit einem Kondensator C8 und mit dem Eingang 3 eines Spannungskomparators 26, der durch einen Operationsverstärker gebildet wird, verbunden ist. Parallel zum Kondensator C8 ist ein Potentiometer R22 und ein Widerstand R23 geschaltet, die mit dem Kondensator C8 einen Entladekreis bilden.

Am Eingang 2 des Spannungskomparators 26 liegt eine Referenzspannung an, die durch einen Widerstand R24 und eine Zenerdiode ZD6 festgelegt wird. Der Ausgang 6 des Spannungskomparators ist mit dem Ausgangskreis 11 verbunden, der gleich ausgebildet ist, wie der in Fig. 3 gezeigte Ausgangskreis. Die Basis des Transistors T3 ist über die Zenerdiode ZD4 und den Widerstand R14 mit dem Ausgang 6 des Spannungskomparators 26 verbunden. In Serie zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T3 liegt das Relais K, die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T4 und die Diode D7. Der Kontakt k des Relais K verbindet bei erregtem Relais K die Ausgangsklemmen C und E der Ansteuerschaltung 7 (Fig. 1).

Zurückkehrend zu Fig. 5b wird nun die Überwachungsschaltung 18 erläutert. An den Klemmen C und B liegt, wie das aus Fig. 1 ersichtlich ist, bei vorhandener Speisespannung UN immer dann die Steuerspannung US! an, wenn kein AUS-Befehl für das Schütz 6 vorhanden ist, d.h. wenn die Kontakte 3 und 4 (Fig. 1) geschlossen sind. Solange die Steuerspannung U$i vorhanden ist, befindet sich der Transistor T9 im leitenden Zustand. In diesem Fall ist sowohl der an die Klemme 4 des Timers 20 angeschlossene Transistor T7 wie auch ein mit seiner Emitter-Kollektorstrecke parallel zum Kondensator C8 geschalteter Transistor T10 gesperrt. Verschwindet nun durch Öffnen einer der Kontakte 3,4 (Fig. 1) die Steuerspannung US|, so geht der Transistor T9 in den sperrenden Zustand über, was bewirkt, dass die beiden Transistoren T7 und T10 leitend werden. Das hat einerseits über den Eingang 4 ein Blockieren des Timers 20 und ein Kurzschliessen des Kondensators C8 und somit ein Entladen desselben zur Folge.

Die Funktionsweise der in den Fig. 5a bis 5c dargestellten Ansteuerschaltung ist wie folgt: Im Normalzustand, d.h. bei vorhandener Speisespannung UN und eingeschaltetem Schütz 6 leitet der Transistor T2 der Überwachungsschaltung 9 (Fig. 5a). Das hat wie bereits erwähnt zur Folge, dass an den Eingängen 5,6 des NOR-Gatters 23 (Fig. 5b) der Signalzustand 0 anliegt. Am Ausgang 4 des NOR-Gatters 23 erscheint daher der Signalzustand 1, was zur Folge hat, dass der Ausgang 10

des nachfolgenden NOR-Gatters 24 den Schaltzustand 0 aufweist. Der Spannungspegel am Ausgang 11 des letzten NOR-Gatters 25 ist demnach hoch, was bedeutet, dass der Kondensator C8 aufgeladen ist.

5 Beim Ausfall der Speisespannung Un entlädt sich der geladene Kondensator C8 über das Potentiometer R22 und über den Widerstand R23 (Fig. 5c). Kehrt nun die Netzspannung innerhalb einer kurzen Zeitspanne, z.B. innerhalb 200 ms, zurück, so weist der Kondensator C8 noch eine Spannung auf, io die grösser ist als der am Eingang 2 des Spannungskomparators 26 anliegende Referenzwert. Das hat zur Folge, dass am Ausgang 6 des Spannungskomparators 26 ein Ausgangssignal erscheint, das den Transistor T3 des Ausgangskreises 11 einschaltet. Das Relais K wird erregt und dessen Kontakt k wird 15 umgeschaltet. Dadurch wird ein Wiedereinschalten des Schützes 6 bewirkt. Der durch den Kondensator C8 und die Entladewiderstände R22 und R23 gebildete Einschaltkreis 19 bewirkt also ein sofortiges Wiedereinschalten des Schützes 6 bei einem kurzzeitigen Spannungsunterbruch. Die Entladezeit-20 konstante des Kondensators C8 kann mittels des Potentiometers R22 eingestellt werden. Dauert jedoch der Spannungsunterbruch länger als die durch den Einschaltkreis 19 gegebene Zeitdauer, so sinkt die Spannung am Kondensator C8 auf einen Wert, der kleiner ist als der Referenzwert am Span-25 nungskomparator 26. In diesem Fall erfolgt kein sofortiges Wiedereinschalten des Schützes 6.

Der Kondensator C8 wird vom Eingang C, B her via den Transistor T10 entladen, sobald US| Null wird, d.h. sobald ein AUS-Befehl für das Schütz vorliegt. Dadurch erfolgt via Kom-30 parator 26 eine Abschaltung des Relais K. Unabhängig vom Einschaltkreis 19 wird beim Wiederkehren der Speisespannung UN die Steuerschaltung 10 (Fig. 5a) aktiviert, wie das bereits anhand der Fig. 3 erläutert worden ist. Dauert der Spannungsunterbruch länger als die durch die Steuerschaltung 35 10 festgelegte Zeitspanne, so erfolgt ebenfalls kein Wiedereinschalten des Schützes 6. Dauert der Spannungsunterbruch ■ jedoch weniger lang als diese eingestellte Zeitspanne, so erscheint am Ausgang 6 des Spannungskomparators 16 ein Ausgangssignal, das ein Einschalten der Transistoren T5 und 40 T6 (Fig. 5b) zur Folge hat. Dadurch wird der Zeitkreis des Zeitverzögerungskreises 17 an Spannung gelegt und es erfolgt eine Rückkopplung von dessen Ausgang 3 an den + -Eingang des Operationsverstärkers 16 um den Ausgang hoch zu halten, auch wenn die Spannung am Kondensator C5 unter den Ver-45 gleichswert sinken sollte. Über das Potentiometer R16 wird der Kondensator C6 aufgeladen. Während des Zeitablaufes im Timer 20 ist der Spannungspegel an dessem Eingang 3 hoch. Am Eingang 1 des NOR-Gatters 22 steht somit der Signalzustand 1 an. Der Eingang 8 des nachfolgenden NOR-Gatters 24 so weist somit den Signalzustand 0 auf. Da die Steuerspannung US2 verschwunden ist, ist der Transistor T2 der Überwachungsschaltung 9 (Fig. 5a) gesperrt. Das hat wie bereits beschrieben zur Folge, dass an den Eingängen 5, 6 des NOR-Gatters 23 (Fig. 5b) der Signalzustand 1 anliegt. Somit weist auch der 55 andere Eingang 9 des NOR-Gatters 24 den Signalzustand 0 auf. Am Ausgang 10 des NOR-Gatters 24 erscheint somit der Signalzustand 1, was zur Folge hat, dass der Ausgang 11 des NÖR-Gatters 25 den signalzustand 0 hat. Somit bleibt der Kondensator C8 entladen. Nach Ablauf der durch die Aufla-60 dezeitkonstante C6 und den Timer 20 festgelegten Verzögerungszeit nimmt der Ausgang 3 des Timers 0 an. Da wie bereits erwähnt, der Transistor T8 leitet, weist auch der Eingang 2 des NOR-Gatters 22 den Signalzustand 0 auf. Am Eingang 8 des NOR-Gatters 24 steht somit der Signalzustand 1 65 an, was zur Folge hat, dass beide Eingänge 12 und 13 des letzten NOR-Gatters 25 den Signalzustand 0 aufweist. Am Ausgang 11 dieses NOR-Gatters 25 erscheint somit der Signalzustand 1. Über den Widerstand R21 wird nun der Kondensator

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C8 sehr rasch aufgeladen. Sobald die Spannung über dem Kondensator C8 die Referenzspannung am Eingang 2 des Komparators 26 (Fig. 5c) übersteigt, erscheint am Ausgang 6 des Komparators 26 ein Ausgangssignal, das auf die bereits beschriebene Weise ein Ansprechen des Ausgangskreises 11 und somit ein Wiedereinschalten des Schützes 6 bewirkt. Das Wiedereinschalten des Schützes 6 erfolgt somit nicht sofort, sondern erst nach einer durch den Zeitverzögerungskreis 17 bestimmten zeitlichen Verzögerung.

Erfolgt nun während des Zeitablaufes im Zeitverzögerungskreis 17 ein Abschalten des Schützes 6 mittels eines

AUS-Befehles, der durch Öffnen des Kontaktes 3 bzw. durch Betätigen der AUS-Taste 4 erzeugt werden kann, so spricht wie erwähnt, die Überwachungsschaltung 18 an. Bei einem AUS-Befehl verschwindet die Steuerspannung US|, was ein 5 Sperren des Transistors T9 (Fig. 5b) zur Folge hat. Das bewirkt, dass die Transistoren T7 und T10 leiten. Das Leiten des Transistors T7 hat ein sofortiges Zurückstellen des Timers 20 zur Folge. Somit wird der Funktionsablauf im Zeitverzögerungskreis 17 unterbrochen und ein Wiedereinschalten des io Schützes 6 verhindert.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

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1. Ansteuerschaltung für ein Schütz zum Wiedereinschalten desselben nach einem Unterbruch der Speisespannung, mit einer ersten Überwachungsschaltung zum Überwachen der Speisespannung für das Schütz und einer zweiten Überwachungsschaltung zum Überwachen des Schaltzustandes des Schützes, die beide ausgangsseitig an eine Steuerschaltung angeschlossen sind, der ein Ausgangskreis zum Erzeugen eines Wiedereinschaltbefehls für das Schütz nachgeschaltet ist, wobei die Steuerschaltung bei Wiederkehren der Speisespannung innerhalb einer gegebenen Zeitspanne und bei vor dem Spannungsunterbruch eingeschaltet gewesenem Schütz ein ein Ansprechen des Ausgangskreises bewirkendes Steuersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) einen bei eingeschaltetem Schütz (6) an die Speisespannung (UN) angelegten, bei Speisespannungsunterbruch von letzterer abtrennbaren und sich über einen Entladekreis (R9, RIO, D6) entladenden Kondensator (C5) sowie einen an diesen angeschlossenen, bei Spannungsrückkehr den Ladezustand des Kondensators (C5) abtastenden Vergleichskreis (16) aufweist, der nach Massgabe des abgetasteten Ladezustandes des Kondensators (C5) ein das Ansprechen des Ausgangskreises (11) bewirkendes Steuersignal erzeugt.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichskreis einen Spannungskompara-tor (16) aufweist, der bei einer einen Referenzwert übersteigenden Spannung über dem Kodensator (C5) ein Steuersignal erzeugt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Entladekreis (R9, RIO, D6) des Kondensators (C5) ein Widerstand (R9) mit einstellbarem Widerstandswert geschaltet ist.

4. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (C5) der Steuerschaltung (10) mittels eines von der zweiten Überwachungsschaltung (9) gesteuerten Schaltelementes (FT3), vorzugsweise eines Feldeffekttransistors, an den Ausgang der ersten Überwachungsschaltung (8) anschliessbar ist.

5 rungskreis (17) angeschlossen ist und diesen beim Ansprechen zurückstellt.

5. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Kondensator (C5) des Steuerkreises (10) ein von der zweiten Überwachungsschaltung (9) gesteuertes, bei ausgeschaltetem Schütz (6) den Kondensator (C5) kurzschliessendes weiteres Schaltelement (FT4), vorzugsweise ein weiteres Feldeffekttransistor, geschaltet ist.

6. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Überwachungsschaltung (8) ein an den Kondensator (C5) der Steuerschaltung (10) anschliessbares drittes Schaltelement (FT2), vorzugsweise einen dritten Feldeffekttransistor, aufweist, das bei vorhandener Speisespannung (UN) eingeschaltet ist.

7. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Überwachungsschaltung (8) einen Verzögerungskreis (Tl, R4, C3, ZD2) zum verzögerten einschalten des dritten Schaltelementes (FT2) bei Rückkehr der Speisespannung (UN) aufweist.

8. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Überwachungsschaltung (8) einen beim Verschwinden der Speisespannung (UN) ein sofortiges Ausschalten des dritten Schaltelementes (FT2) bewirkenden Steuerkreis (C2, R2, R2', R3, FT1) aufweist.

9. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Steuerschaltung (10) und den Ausgangskreis (11) ein durch das von der Steuerschaltung (10) erzeugte Steuersignal aktivierbarer Zeitverzögerungskreis (17) geschaltet ist, der nach Ablauf einer gegebenen Zeitdauer ein das Ansprechen des Ausgangskreises (11) bewir-Kendes Ausgangssignal erzeugt.

10. Ansteuerschaltung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine dritte, bei vorhandener Speisespannung (UN) auf einen AUS-Befehl für das Schütz (6) ansprechende Überwachungsschaltung (18), die ausgangsseitig an den Zeitverzöge-

11. Ansteuerschaltung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen ausgangsseitig an den Ausgangskreis (11) angeschlossenen Einschaltkreis (19), der bei Wiederkehren der io ausgefallenen Speisespannung (Un) innerhalb einer gegebenen Zeitspanne, die kleiner ist als die durch die Steuerschaltung (10) festgelegte Zeitspanne, ein ein Ansprechen des Ausgangskreises (11) bewirkendes Ausgangssignal erzeugt.

12. Ansteuerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekenn-15 zeichnet, dass der Einschaltkreis (19) ein bei eingeschaltetem

Schütz (6) und vorhandener Speisespannung (Un) aufladbaren weiteren Kondensator (C8), der sich bei Ausfall der Speisespannung (UN) über einen weiteren Entladekreis (R22, R23) entlädt sowie einen Vergleichskreis (26) aufweist, der bei 20 Spannungsrückkehr den Ladezustand des weiteren Kondensators (C8) abtastet und nach Massgabe dieses Ladezustandes ein den Ausgangskreis (11) einschaltendes Ausgangssignal erzeugt.

13. Ansteuerschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekenn-25 zeichnet, dass der Vergleichskreis einen die Spannung über dem weiteren Kondensator (C8) mit einem Referenzwert vergleichenden weiteren Spannungskomparator (26) aufweist, der bei über dem Referenzwert liegender Kondensatorspannung das Ausgangssignal erzeugt.

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14. Ansteuerschaltung nach den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Überwachungsschaltung (18) ein zum weiteren Kondensator (C8) des Einschalt-kreises (19) parallelgeschaltetes viertes Schaltelement (T10) aufweist, das beim Ansprechen der dritten Überwachungs-35 schaltung (18) den weiteren Kondensator (C8) kurzschliesst.

15. Ansteuerschaltung nach den Ansprüchen 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Kondensator (C8) des Einschaltkreises (19) an den Ausgang des Zeitverzögerungskreises (17) angeschlossen und nach Ablauf der durch 40 den Zeitverzögerungskreis (17) festgelegten Verzögerungszeit über letzteren aufladbar ist.