DE2354594B2

DE2354594B2 - Schutzschaltungsanordnung zum Abschalten eines mehrphasigen Wechselstromverbrauchers von einer Wechselstromquelle beim Auftreten von Überlastungen

Info

Publication number: DE2354594B2
Application number: DE2354594A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Swindon Clarke; Geoffrey John Purton Harris
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1972-11-01
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2354594C3; DE2354594A1; ZA738345B; FR2213609A1; IT999726B; GB1459176A; CA1005112A; US3851216A; FR2213609B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltungsanordnung zum Abschalten eines mehrphasigen Wechselstromverbrauchers von einer Wechselstromquelle beim Auftreten von Überlastungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

ω Bei einem aus der Zeitschrift »Techn. Mit. AEG-TeIefunken« 58 (1968), Seiten 372 - 375 bekannten elektronischen Überstromzeitrelais für den Motorschutz mit einer solchen Schutzschaltungsanordnung wird über drei in den Verbraucherleitungen liegende Stromwand ler und einen diesen nachgeschalteten Drei-Phasen- Gleichrichter eine Meßgröße für den Verbraucherstrom gewonnen, die einer Quadrierschaltung zugeführt wird, welche ein dem Quadrat des Verbraucherstromes und

damit der bei dem Verbraucher auftretenden Stromwärme proportionales Spannungssignal erzeugt, das — wenn es oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt — dazu benutzt wird, eine elektrische Speichereinrichtung in Gestalt einer einen Kondensator enthalten- den Speicherschaltung impulsweise aufzuladen. Der Ladungszustand der Speichereinrichtung ist damit ein Maß für die Belastung des Verbrauchers. Sowie ein vorbestimmter Ladungsgrenzwert überschritten wird, wird eine !kippschaltung angesteuert, die ihrerseits ein Ausgangsrelais betätigt Mit der Kippschaltung wird eine zeitgebende Einrichtung in Gestalt eines Zeitschaltkreises angesteuert, der einen Kondensator enthält, dessen Ladegeschwindigkeit einstellbar ist und der bei Erreichen eines vorbestimmten Ladungsgrenzwertes seinerseits über eine nachgeschaltete Kippstufe ein impulsartiges Signal abgibt, durch das die Selbsthaltung des Ausgangsrelais aufgehoben und die Einschaltbereitschaft für den Verbraucher wiede,- hergestellt werden.

Zur Erregung des Ausgangsrelais ist bei dieser Schutzschaltungsanordnung eine eigene Hilfsgleichspannungsquelle erforderlich, was bedeutet, daß bei Ausfall der Hilfsspannung die bistabile Schalteinrichtung nicht mehr geschaltet werden kann, während andererseits beim Auftreten von Unsymmetrien in der Stromversorgung des Mehrphasen-Verbrauchers die Schutzschaltungsanordnung nur dann wirksam wird, wenn diese Unsymmetrien zu einer entsprechenden, eine Auslösung der Schutzschaltungsanordnung bewirkenden Erhöhung des Verbraucherstromes führen. Bei einer Reihe von Verbrauchern muß aber zur Abwendung von Schäden sichergestellt sein, daß die Verbindung zu der Wechselstromquelle beim Auftreten von Unsymmetrien in der Stromversorgung sogleich unterbrachen wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine autonome, d. h. von einer dauernd eingeschalteten Hilfsspannungsquelle unabhängige, kombinierte Schutzschaltungsanordnung mit selbsttätiger Wiedereinschal- tung des Verbrauchers nach dem Ansprechen zu schaffen, bei der zusätzlich zu der Überstrom-Zeit-Auslösung eine Überwachung der Symmetrie der Stromversorgung des Mehrphasen-Wechselstromverbrauchers gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Schutzschaltungsanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 versehen.

Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß so einerseits die elektrische Speichereinrichtung auch dazu ausgenutzt wird, beim Auftreten von Unsymmetrien in _ der Stromversorgung des Verbrauchers die Umschaltung der Schalteinrichtung in den ersten Schaltzustand auszulösen, was mit einem sehr kleinen Schaltungsaufwand erreicht werden kann. Dadurch daß der Kondensator der zeitgebenden Einrichtung bei mit der Wechselstromquelle verbundenem Verbraucher im geladenen Zustand gehalten ist kann er nach der Umschaltung der Schalteinrichtung, d. h. der Abtrennung des Verbrauchers von der Stromquelle, den zur Erzeugung des Rückstellsignals für die Umschaltung der Schalteinrichtung in den zweiten Schaltzustand erforderlichen Strom liefern, womit erreicht wird, daß die Schaltungsanordnung nach dem Abtrennen des Verbrauchers von der¹ Stromquelle autonom, d.h. von anderen Stromquellen unabhängig arbeitet.

Die bistabile Schalteinrichtung kann vorteilhafterwei

se in einer Entladeschaltung des zeitgebenden Kondensators liegen, wobei die Anordnung mit Vorteil derart getroffen ist daß die Schalteinrichtung einen Betätigungsmagneten mit einem feststehenden magnetisierbaren Teil, einem beweglichen Teil und einer Erregerspule aufweist und der bewegliche Teil durch zwischen ihm und dem feststehenden Teil wirkende magnetische Haltekräfte in seiner ersten Stellung haltbar ist Diese Ausbildung gestattet es, die Schalteinrichtung beim Ansprechen der Schutzschaltungsanordnung durch ein impulsartiges Signal in den ersten Schaltzustand zu überführen und in diesem ohne weitere Energiezufuhr zu halten. Die Rückstellung in den zweiten Schaltzustand erfolgt dann durch das Rückstellsignal das die zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Teil des Betätigungszugmagneten wirkenden magnetischen Haltekräfte zum Verschwinden bringt und das ebenfalls von verhältnismäßig kurzer Dauer sein kann.

Gelegentlich ist es notwendig, bei dem Verbraucher nicht nur eine Überstrom- und eine Unsymmetrie-Auslösung vorzusehen, sondern auch Vorkehrungen zu treffen, daß zusätzlich noch weitere Fehler erfaßt werden können. Zum Beispiel soll der Verbraucher auch beim Auftreten eines Erdungsfehlers unverzüglich von der Stromquelle abgeschaltet werden. Die Schutzschaltungsanordnung gestattet dies in einfacher Weise, wenn sie derart ausgebildet wird, daß einer zwischen der elektrischen Speichereinrichtung und der bistabilen Schalteinrichtung liegenden, den Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung überwachenden sowie die bistabile Schaltungseinrichtung ansteuernden Schaltungsanordnung zusätzlich das beim Auftreten eines Erdungsfehlers bei dem Verbraucher von einer vorhandenen Erdungsfehlerschutzschaltung abgegebene Fehlersignal als Eingangsgröße aufgeschaltet wird. Es kann also gleich die Ausgangsschaltung der elektrischen Speichereinrichtung für die Erdschluß-Auslösung mit herangezogen werden. In ähnlicher Weise kann auch die Ansteuerung der bistabilen Schalteinrichtung durch die Speichereinrichtung von Änderungen der Umgebungstemperatur und/oder der Innentemperatur des Verbrauchers abhängig gemacht werden.

In einer praktischen Ausführung kann die Schutzschaltungsanordnung derart ausgebildet sein, daß sie einen ersten und einen zweiten, jeweils in einer Verbraucherleitung liegenden Stromwandler aufweist von denen der erste Stromwandler ein gegenüber dem Strom in der ersten Verbraucherleitung um 180° in der Phase gedrehtes Ausgangsspannungssignal und der zweite Stromwandler ein Ausgangsspannungssignal abgibt das in Phase mit dem Strom in der zweiten Verbraucherleitung ist und den beiden Stromwandlern ein Phasenschiebernetzwerk zugeordnet ist, durch das das Spannungsausgangssignal des ersten Stromwandlers um einen Betrag in seiner Phase drehbar ist, daß es mit dem Ausgangsspannungssignal des zweiten Stromwandlers in Größe und Phase übereinstimmt und daß durch eine Summierungsschaltung das Ausgangsspannungssignal des zweiten Stromwandlers und das in der Phase gedrehte Spannungsausgangssignal des ersten Stromwandlers summiert werden und sie auf die Speichereinrichtung eine Ausgangsgröße gibt, durch die die Speichereinrichtung in einem von der Größe des Unterschiedes zwischen den beiden summierten Spannungssigdnalen abhängigen Maße geladen wird.

In einer anderen Ausführungsform kann die Schutzschaltungsanordnung drei Stromwandler aufweisen, deren Sekundärwicklung über einen Drei-Phasen-

Gleichrichter eine die Speichereinrichtung aufladende Ausgangsgröße zu der Speichereinrichtung liefert

Um auch unter Umständen, unter denen mit dem Ausfall einer Phase der Stromquelle gerechnet werden muß, eine einwandfreie Funktion der Schutzschaltungsanordnung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn die Gleichstromquelle einen Mehrphasenvollwellen-Gleichrichter in Brückenschaltung aufweist, der eingangsseitig an die mehrphasige Wechselstromquelle angeschlossen ist und zwischen dessen Ausgangsklemmen ein Kondensator liegt, wobei durch entsprechende Auslegung der Gleichstromquelle die Ladung des Kondensators auf einen Wert begrenzt ist, bei dem ein Wirksamwerden der Schutzschaltungsanordnung im Falle des vollständigen Ausfalles einer der Phasen der dreiphasigen Stromquelle gewährleistet ist

Bei den in den F i g. 1 —3 dargestellten Schaltungen ist ein Wechselstrommotor M mit seinen Wicklungen über Leitungen 10,11,12 und geschlossene Schalterkontakte 13, 14, 15 an Klemmen Ll, L2, Z,3 einer nicht dargestellten Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die Kontakte 13, 14, 15 sind geschlossen, wenn eine Spule 16 erregt ist. Die Spule 16 liegt über eine Reihenschaltung an den Klemmen LX, L2, welche normalerweise geschlossene Schalterkontakte 17, normalerweise geöffnete Schalterkontakte 18 und einen Satz normalerweise geschlossener Schalterkontakte 19 enthält Bei kurzzeitiger Schließung der Schalterkontakte 18 wird die Spule 16 erregt, während sich die Schalterkontakte 13, 14, 15 schließen und ein Satz normalerweise offenstehender Schalterkontakte 20, der parallel zu den Schalterkontakten 18 liegt geschlossen wird, so daß die Schalterkontakte 18 sich nach der Erregung der Spule 16 öffnen können. Die öffnung der Schalterkontakte 17,19, hat zur Folge, daß die Spule 16 entregt und die Schalterkontakte 13,14,15,20 geöffnet werden, so daß der Motor M wie auch die Spule 16 entregt bleiben.

Bei den in den Fi g. 1,2 dargestellten Schaltungen ist eine Schutzeinrichtung vorgesehen, welche ein öffnen der Schalterkontakte 19 veranlaßt wenn in dem Stromkreis des Motors M eine unsymmetrische Stromverteilung bzw. ein Überlaststrom auftreten. Die Schutzeinrichtung enthält zwei identische Stromwandler Cl, C 2. Die Leitung 10 wirkt als Primärwicklung des Stromwandlers Cl, so daß dessen Sekundärwicklung C ISein Ausgangsstromsignal abgibt dessen Größe und Phase von der Größe und Phase des in der Leitung 10 fließenden Stromes abhängen. Durch das Fenster des Eisenkerns des Stromwandlers C 2 verläuft die Leitung 11, die als Primärwicklung wirkt so daß eine Sekundärwicklung C2S des Strom Wandlers C 2 ein Ausgangsstromsignal abgibt dessen Größe und Phase von der Größe und Phase des in der Leitung 11 fließenden Stromes abhängen. Die Sekundärwicklung C15 weist zwei Ausgangsklemmen 21, 22 auf; sie ist derart gewickelt daß die Klemme 21 bezüglich der Klemme 22 eine positive Polarität aufweist, wenn Strom von der Klemme L1 durch die Leitung 10 in den Motor M fließt In ähnlicher Weise ist die Sekundärwicklung C2S mit zwei Ausgangsklemmen 23, 24 versehen und derart gewickelt daß die Klemme 24 bezüglich der Klemme 23 eine positive Polarität aufweist wenn Strom von der Klemme L 2 über die Leitung 11 zu dem Motor M fließt Zwischen den Klemmen 21, 22 liegt ein verstellbarer Widerstand 25, während zwischen den Klemmen 23, 24 ein verstellbarer Widerstand 26 eingeschaltet ist

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist eine Gleichstromquelle 27 vorgesehen, die einen 3-Phasen-Vollwellengleichrichter 28 in Brückenschaltung aufweist welcher mit Dioden ausgerüstet ist und zwei Ausgangsklemmen aufweist, die an zwei Leitungen 29, 30 angeschlossen sind. Die drei Eingangsklemmen der Gleichrichterschaltung 28 sind jeweils über einen Kondensator 31 an eine der drei Leitungen 10,11,12 des Motors M auf der Seite der Schalterkontakte 13—15 angeschlossen, so daß das öffnen der Schalterkontakte 13—15 die Stromversorgung der Schutzeinrichtung unterbricht. Der Kondensator 31 wirkt außerdem als kapazitiver Widerstand in dieser Schaltung; er wird benutzt um die Wärmeentwicklung zu vermeiden, die bei Verwendung von Widerständen in der Schaltung auftreten würde. Die zwischen den Leitungen 29, 30 liegende Gleichspannung wird durch einen Kondensator 33 gefiltert und durch eine Zenerdiode 34 so geregelt daß die Leitung 29 bezüglich der Leitung 30 eine Gleichspannung von +30VoIt führt Die in der Gleichrichterschaltung 27 liegenden Widerstände 35 wirken als Vorbelastungswiderstände.

Eine zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Stromwandlers Cl vorgesehene Schaltung enthält einen Kondensator C3, der an einer Seite über eine Leitung 36 an die Klemme 22 und an der anderen Seite über eine einen Verzweigungspunkt 37, einen Widerstand 38, einen Verzweigungspunkt 39 und eine Diode Di enthaltende, gleichrichtende Impedanzschaltung mit der Klemme 21 verbunden ist Die Diode D1 ist so gepolt daß die dem Verzweigungspunkt 37 zugewandte Seite des Kondensators C3 eine positive Polarität aufweist Es ist bekannt, daß bei einer einfachen ftC-Zeitschaltung eine die Ladezeit des Kondensators

Λ5 bis zum Erreichen einer vorbestimmten Spannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung der Schaltung angebende Kurve einer inversen Funktion entspricht und außerdem, daß eine die Zeit die ein Motor bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur benötigt angebende Kurve in Abhängigkeit von dem Motorstrom ebenfalls einer inversen Funktion entspricht (näherungsweise einer inversen quadratischen Funktion). Die Schaltung enthält außerdem Mittel zur Veränderung der Ladung des Kondensators C3 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Stromwandlers Cl, so daß die Ladung des Kondensators C3 genauer der Erwärmungswirkung entspricht die von dem Eingangsstrom des Motors M herrührt Die Schaltung zur Ladung des Kondensators C3 entspre chend einer nichtlinearen Zeitabhängigkeit weist zwei Widerstände 41, 42 auf, die in Reihe zwischen dem Verzweigungspunkt 39 und der Leitung 30 liegen; außerdem verfügt sie über eine Diode D 2 und einen Widerstand 43, die parallel zu dem Widerstand 38 und zwischen einem Verzweigungspunkt 44 und dem Verzweigungspunkt 37 liegen. Die Mittel zur Veränderung der Aufladung des Kondensators C3 umfassen außerdem eine Schaltung, durch die auf den Kondensator C3 eine Vorspannung zu geben ist Hierzu ist eine

eo Serienschaltung vorgesehen, die eine Zenerdiode D 3 enthält deren Kathode an die Leitung 29 angeschlossen ist, und die mit ihrer Anode über einen Widerstand 45 mit der Leitung 36 verbunden ist und außerdem zwei in Reihe geschaltete Widerstände 46, 47 aufweist die

es zwischen den Leitungen 36,30 liegen. Die Zenerdiode Ό3 und die Widerstände 45—47 sind derart ausgelegt daß die Leitung 36 um +4,0 Volt positiv gegenüber der Leitung 30 ist wodurch die Diode Ό3 in Rückwärtsrich-

tung vorgespannt ist und die Schaltung verhältnismäßig unabhängig von dem Diodenspannungsfall in der Vorwärtsrichtung, d. h. weniger empfindlich auf Temperatur- und Diodenherstellungstoleranzen ist.

Der Kondensator Ci ist zunächst vollständig entladen und bildet damit eine niedrige Impedanz für den Ladestrom, der durch den Widerstand 38 von den Ausgangsklemmen 21, 22 zufließt. Die Impedanz der Widerstände 41, 42 ist so gewählt, daß bei einem unter einem vorbestimmten Wert, d. h. 0,5 Volt liegenden Spannungssignal an den Klemmen 21, 22 der Verzweigungspunkt 44 eine negative Polarität bezüglich des Verzweigungspunktes 37 aufweist, wodurch die Diode D 2 eine Rückspannung enthält und ein Stromfluß durch den Widerstand 43 verhindert wird. Sowie die an den Klemmen 21,22 Hegende Ausgangsspannung +0,5 Volt erreicht, beginnt Strom von dem Verzweigungspunkt 44 durch die Diode DI und dem Widerstand 43 zu fließen, und damit die Ladegeschwindigkeit des Kondensators d zu erhöhen. Falls notwendig können zusätzlich Schaltungen vorgesehen werden, die Widerstände und Dioden ähnlich den Widerständen 41—43 und der Diode Z? 2 aufweisen und die der erwähnten Schaltung zugefügt werden, um die Ladegeschwindigkeit des Kondensators Ci in Abhängigkeit von der zwischen den Klemmen 21, 22 liegenden Ausgangsspannung zu erhöhen, so daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators Ci immer dem von dem Strom des Motors M hervorgerufenem Erwärmungseffekt folgt und nicht mehr der Ladegeschwindigkeit entspricht, die sich ergibt, wenn" lediglich ein Widerstand 38 in der Ladeschaltung des Kondensators Ci liegt.

Die an dem Kondensator Ci sich aufbauende Spannung wird durch eine Überwachungsschaltung mit hoher Eingangsimpedanz überwacht, die einer Spule 48 eines Relais 49 eine Ausgangsspannung liefert, wenn die an dem Kondensator Ci liegende Spannung einen vorbestimmten Spannungspegel überschreitet. Die Pegelüberwachungsschaltung enthält Transistoren Ti, T 2, Ti, Widerstände 50—55 und einen Kondensator C4. Der Transistor Ti ist mit seiner Basis über dem Widerstand 50 und dem Verzweigungspunkt 37 an eine Seite des Kondensators d angeschlossen; er liegt mit seinem Emitter über einen Widerstand 51 und einen Teil des Widerstandes 46, dessen Größe durch die jeweilige Einstellung des Schiebers 56 bedingt ist sowie über die Leitung 36 an der anderen Seite des Kondensators C 3. Der Transistor Tl ist mit seinem Kollektor über den Kondensator C 4 an die Leitung 29 und eine Basis des Transistors Γ2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Ti ist außerdem über den Widerstand 53 mit einem Verzweigungspunkt 57 verbunden. Der Transistor T2 ist mit seinem Emitter über die Zenerdiode Di mit der Leitung 29 und über den Widerstand 45 mit der Leitung 36 verbunden. Der Kollektor des Transistors T2 ist über den Widerstand 52 mit der Basis des Transistors Ti und über die in Reihe liegenden Widerstände 52,55 mit der Leitung 30 verbunden. Der Transistor Ti ist mit seinem Emitter direkt an die Leitung 30 und mit seinem Kollektor an eo den Verzweigungspunkt 57 angeschlossen. Der Verzweigungspunkt 57 ist über die Spule 48 mit der Leitung 29 verbunden. Der Widerstand 54 liegt parallel zu der Spule 48 zwischen dem Verzweigungspunkt 57 und der Leitung 29.

Die Basisschaltung des Transistors Ti enthält den Widerstand 50, dessen Impedanz so gewählt ist, daß er einen hohen Ohmwert, z. B. 1,2 ΜΩ aufweist, um damit die Entladung des Kondensators Ci bei der Abschaltung der Stromversorgungsschaltung sowie bei der Abnahme der hohen Basis-Emitterimpedanz des Transistors Ti mit beginnendem Leitfähigwerden des Transistors Ti zu verringern oder auf ein Minimum zu reduzieren. Der Basis-Emitter-Vorwärtsspannungsfall des Transistors Π wird dadurch ausgeglichen, daß der Emitter des Transistors Π an eine kleine negative Spannungsquelle angeschlossen ist, die durch die jeweilige Stellung des Schiebers 56 auf dem Widerstand 46 gebildet wird.

Der Schieber 56 ist derart eingestellt, daß der Transistor Ti leitfähig wird, wenn der Kondensator Ci die Nullspannungs-Ladung aufweist. Die Diode D 8, die parallel zu dem Widerstand 46 liegt, ist dazu vorgesehen, den Basis-Emitterspannungsfall des Transistors Ti bei Temperaturänderungen zu kompensieren.

Die Spannung, bei der der Transistor T2 in Abhängigkeit von der an dem Kondensator CA liegenden Spannung in den leitfähigen Zustand übergeht, ist durch die Zehnerspannung an der Zenerdiode Di plus dem Emitter-Basisspannungsfall des Transistors T2 bestimmt. Bei der dargestellten Schaltung entspricht diese Spannung 4,2 V. Mit Zunahme der Spannung an dem Kondensator Ci nehmen auch die Leitfähigkeit des Transistors Ti und der Spannungsfall an dem Widerstand 53 zu. Der Transistor T2 wird in einen leitfähigen Zustand umgeschaltet sowie 4,2 V an den Widerständen 53, 54 erscheinen, worauf der Transistor 7"2 dem Transistor Ti dem Basisstrom zuführt, so daß der Transistor Γ3 leitfähig wird. Durch die Leitfähigkeit des Transistors 73 ergibt sich eine positive Rückkopplungswirkung, durch die die Leitfähigkeit des Transistors Γ2 wegen der von dem Widerstand 53 gebildeten Rückkopplungsschleife erhöht wird. Der Widerstand 53 liegt zwischen der Basis des Transistors Γ2 und dem Kollektor des Transistors Ti. Wenn der Transistor Ti leitfähig wird, beginnt die Spannung an der Klemme 57 bezüglich der Leitung 30 abzufallen. Sowie die an der Klemme 57 liegende Spannung so weit abgefallen ist, daß sie der Kollektorspannung des Transistors Ti gleich wird, fließt kein Strom mehr durch den Widerstand 53. Der Transistor Π ist nicht mehr länger mit Senkenstrom über den Widerstand 53 belastet und damit in der Lage, mehr Strom von der Basis des Transistors T2 aufzunehmen, womit der Transistor T2 weiter leitfähig wird. Mit. zunehmender Einspeisung von mehr Basisstrom von dem Transistor Γ2 in den Transistor Ti wird der Transistor Ti in einen Sättigungszustand getrieben. Sowie die Kollektorspannung des Transistors Γ3 zur Sättigung hin abzusinken beginnt, beginnt der Transistor Ti Strom von der Basis des Transistors T2 über den Widerstand 53 aufzunehmen, welcher die Leitfähigkeit des Transistors T2 aufrechterhält, auch wenn der Transistor Ti nichtleitend werden sollte. Wenn somit die Leitfähigkeit einmal hergestellt ist, halten sich die Transistoren des Transistorpaares T2, Ti gegenseitig im leitfähigen Zustand, wobei sie die Spule 48 erregt halten, auch wenn der Transistor Ti nicht mehr leitfähig ist Das Transistorpaar 7"2, Ti wird in seinen anderen Zustand wieder zurückgestellt sowie die Spannung an der Leitung 29 nach der Erregung der Spule 48 abfällt

Die Spule 48 und die Schalterkontakte 19 sind Teile des Relais 49. Das Relais 49 enthält einen Eisenkern 58, einen Eisenanker 59 und eine Feder 60. Die Kontakte 19 sind durch die Feder 60 in eine geschlossene Stellung

vorgespannt; sie werden von dem Anker 59 in die geöffnete Stellung überführt, wenn die Spule 48 von der Leitung 29, durch die Spule 48 und durch den leitfähigen Transistor Ti fließendem Strom erregt wird. Die Spule 48, der Kern 58 und der Anker 59 sind derart angeordnet, daß die erregte Spule 48 den Anker 59 in eine solche Stellung bezüglich des Kernes 58 bringt, daß ein Schließungskreis für den Restmagnetismus geschlossen wird. Dieser geschlossene Schließungskreis für den Restmagnetismus hält den Kern 58 und den Anker 59 nach der Entregung der Spule 48 in dem gegebenen Zustand. Das Relais 49 wird durch Strom zurückgestellt, der von einem Kondensator C5 geliefert wird und von einer Verzweigungsstelle 57 durch die Spule 58 zu der Leitung 29 fließt. Dieser Rückstellstrom fließt in einer solchen Richtung, daß der zwischen dem Anker 59 und dem Kern 58 wirkende Restmagnetismus ausgelöscht wird, so daß die Feder 60 den Anker 59 in eine Stellung überführen kann, in der die Kontakte 19 geschlossen sind.

Eine Rückstellschaltung, welche den Restmagnetismus auslöscht, und damit das Schließen der Kontakte nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach der Erregung der Spule 48 bewirkt, enthält Transistoren TA, 7*5, T6, Tl, den Zeitkondensator C5, einen Kondensator C 6, Widerstände 61,62,63, 64 und eine Diode D 4. Der zeitgebende Kondensator C5 ist an einer Seite an dem Verzweigungspunkt 57 und an seiner anderen Seite an einen Verzweigungspunkt 65 angeschlossen. Der Verzweigungspunkt 65 ist seinerseits über den Widerstand 61 mit einer Leitung 66 verbunden, die ihrerseits an die Anode der Diode D 4 angeschlossen ist, deren Kathode mit der Leitung 30 verbunden ist Der Emitter des Transistors TA ist an den Verzweigungspunkt 65 angeschlossen. Die Transistoren TA, T5 und 7*6 liegen mit ihren Kollektoren an der Leitung 29. Der Emitter des Transistors Γ6 ist an die Basis des Transistors 75 angeschlossen, während der Emitter des Transistors 7*5 an der Basis des Transistors TA liegt Die Basis des Transistors Γ6 ist über den Widerstand 62 mit dem Verzweigungspunkt 57 verbunden. Die Basis des Transistors TS ist ebenfalls mit dem Kollektor des Transistors Tl und über den Kondensator C% mit einem Verzweigungspunkt 67 verbunden, welcher zwischen in Reihe geschalteten Widerständen 63, 64 liegt Der Emitter des Transistors Tl ist an die Leitung 66 angeschlossen. Die Basis des Transistors Tl ist mit dem Verzweigungspunkt 67 verbunden, während die Widerstände 63,64 in Reihe zwischen den Leitungen 29, 66 liegen.

Zunächst wird, wenn die Schalterkontakte 13—15 einen Schaltkreis zwischen dem Motor M und der Stromquelle 27 schließen, der Kondensator C5 durch einen Ladestrom geladen, der durch die Spule 48, den Widerstand 61 und die Diode D 4 in einer solchen Richtung fließt, daß die auf der Seite des Verzweigungspunktes 57 liegende Seite des Kondensators C 5 positiv wird. Der Widerstand 61, dessen Impedanz 10ΚΩ beträgt, begrenzt den Ladestrom auf einen solchen Wert, daß das Relais 49 nicht erregt wird, während andererseits der Transistor TA während der transienten Periode nach dem ersten Schließen der Schalterkontakte 13—15 in der Rückwärtsrichtung vorgespannt wird. Die Widerstände 63, 65 weisen Impedanzwerte von 20 ΜΩ bzw. 680 ΚΩ auf. Der Transistor Tl wird somit schließlich leitend, wenn das Potential an der Verzweigungsstelle 67 bezüglich der Leitung 66 positiv wird, während die Transistoren Γ6, T5, TA nichtleitend bleiben, weil der durch den Widerstand 62 fließende Strom von dem leitfähigen Transistor Tl aufgenommen wird.

Wie bereits erwähnt, bewirkt die Spannungspegelüberwachungsschaltung ein öffnen der Schalterkontakte 19, wenn die Ladung des Kondensators CZ einen vorbestimmten Wert erreicht, während die Schalterkontakte 19 offen bleiben, wenn die Spule 48 entregt ist, weil bei der ersten Erregung der Spule 48 zwischen dem

ίο Anker 59 und dem Kern 58 ein Schließungskreis für den Restmagnetismus hergestellt worden ist. Zufolge des öffnens der Schalterkontakte 19 wird die Spule 1(5 entregt, während die Schalterkontakte 13, 15 und 20 geöffnet werden, womit die Leistungseingangsschaltung des Motors M und der Stromquelle 27 unterbrochen wird. Wegen des Abschaltens der Eingangsleistung zu der Stromquelle 27 kann der Kondensator C5 sich mit einer Geschwindigkeit entladen, die durch eine Schaltung bestimmt ist, welche den Verzweigungspunkt 57, den Widerstand 62, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl und den Widerstand 61 sowie eine Schaltung enthält, zu der der Verzweigungspunkt 57, die Spule 48, der Widerstand 63, die Basis-Emitterstrecke des Transistors Tl und der Widerstand 61 gehören.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne reicht der Spannungsfall an dem Widerstand 64 nicht mehr aus, um den Basisresttrom des Transistors Tl aufrechtzuerhalten, so daß der Transistor Tl nichtleitend wird. Dies hat zur Folge, daß durch den Widerstand 62 zur Basis des Transistors T6 ein Basisstrom fließt und damit die Transistoren T6, T5, TA schnell in einen leitfähigen Zustand umgeschaltet werden. Die verbleibende, in dem Kondensator gespeicherte Energie wird über den von den leitenden Transistoren TA bis Γ6 gebildeten Weg geringer Impedanz über die Spule 48 entladen; sie erscheint als ein Strom, der in einer solchen Richtung fließt, daß er den zwischen dem Kern 58 und dem Anker 59 vorhandenen Restmagnetismus auslöscht, so daß die Feder 60 den Anker 59 aus seiner Stellung bezüglich des Kernes 58 herausbewegen und die Schalterkontakte 19 schließen kann.

Eine Schaltung zur Ladung des Kondensators C3 beim Auftreten eines einphasigen unsymmetrischen Betriebszustandes oder eines Betriebszustandes mit falscher Phasenfolge in der Leistungsschaltung des Motors M enthält die folgenden Bauelemente: Einen Transistor TS, Kondensatoren Cl, C8, eine Diode D5 und Widerstände 68—73. Der Kondensator Cl liegt zwischen der Klemme 21 und einem Verzweigungspunkt 74, während der Widerstand 68 zwischen dem Verzweigungspunkt 74 und der Leitung 36 angeordnet ist Der Transistor TS ist mit seiner Basis an den Verzweigungspunkt 74 und mit einem Kollektor über einen Verzweigungspunkt 75 und den Widerstand 69 an die Leitung 29 angeschlossen. Ein Emitter des Transistors CS ist über den Widerstand 70 mit einem Verzweigüngspunkt 76 verbunden, der über dem Widerstand 71 an die Leitung 30 und über den Widerstand 72 an die Klemme 23 angeschlossen ist Der Kondensator CS ist auf einer Seite an den Verzwei gungspunkt 75 und auf der anderen Seite über den Widerstand 73 an den Verzweigungspunkt 37 angeschlossen. Eine Anode der Diode DS ist mit der Leitung 36 verbunden, während die Kathode der Diode D 5 an

es einen zwischen dem Kondensator CS und dem Widerstand 73 liegenden Verzweigungspunkt 77 angeschlossen ist Die Ausgangsklemmen 21,22 der Sekundärwicklung

CiS sind mit der Basis-Emitterschaltung des Transistors 7*8 über eine Schaltung verbunden, welche den Kondensator CT, die Basis-Eümitterstrecke des Transistors 7*8, den Widerstand 70, den Verzweigungspunkt 76, den Widerstand 72, die Sekundärwicklung C2S, die Leitung 30, den Widerstand 47, den Widerstand 46 und die Leitung 36 enthält. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsklemmen 23, 24 der Stromwandlersekundärwicklung C2S mit der Basis-Emitterschaltung des Transistors TS über eine Schaltung verbunden, welche üe Leitung 30, den Widerstand 47, den Widerstand 46, die Leitung 36, die Sekundärwicklung CiS, den Kondensator CT, die Basis-Emitterstrecke des Transistors 7*8, den Widerstand 71) und den Widerstand 72 enthält

Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung C15 wird in ihrer Phase durch ein Phasenvoreilungsnetzwerk, das aus dem Widerstand 68 und dem Kondensator CT besteht, derart verschoben, daß die zwischen dem Verzweigungspunkt 74 und der Klemme 22 auftretende Spannungswelle gegenüber der zwischen den Klemmen 21,22 auftretenden Spannungswelle um 60° voreilend in der Phase verschoben ist, während sie mit der Spannung zwischen den Klemmen 23, 24 in Phase ist. Wenn die Leitungen 10—12 somit eine symmetrische gleichmäßige Stromverteilung aufweisen, ist die Spannung an den Verzweigungspunkten 74, 7(> in Größe und Polarität gleich, während der Transistor TS nichtleitend ist, weil die Summe der beiden Spannungen, die an dem Emitterlastwiderstand 70 erücheint, Null ist. Der von den Widerständen 71,72 gebildete Spannungsteiler liegt in der Schaltung mit der Aufgabe, die an dem Phasenverschiebungsnetzwerk auftretende Spannungsdämpfung auszugleichen.

Wenn eine falsche Phasenfolge oder eine Stromsymmetrie in den Leitungen 10—12 der Stromversorgung des Motors Mauftritt, erscheinen an den Verzweigungspunkten 74, 76 unterschiedlich große Spannungen; die Differenz wird durch den Transistor TS verstärkt, sie erscheint an dem Widerstand 69, an dem Verzweigungspunkt 75, der über den Trennkondensator C 8 an die Diode D 5 angekoppelt ist Das verstärkte Signal wird von der Diode D 5 gleichgerichtet; es lädt den zeitgebenden Kondensator C 3 über den Widerstand 73 auf, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 220 ΚΩ hat Falls gewünscht, kann die Auslösung der Überlastüberwachungsschaltung zusätzlich auch in Abhängigkeit von Umgebungstemperaturänderungen in der Nähe des Motors M abgeändert ausgebildet werden. Dies kann durch «ine Temperatur-Überwa- so übungseinrichtung erreicht werden, die nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist

Ein Thermistor 78 mit negativem Temperaturkoeffizienten wird in der Nähe des Motors M angeordnet und zwischen die Basis des Transistors Tl und die Leitung 36 eingeschaltet Diese Anordnung hat die Wirkung, daß die Bezugsspannung mit zunehmender Temperatur des Thermistors 78 abnimmt, so daß die Transistoren T2, T3 in Abhängigkeit von niedrigeren Ladungspegeln an dem Kondensator C3 in iihren leitfähigen Zustand umgeschaltet werden.

Änderungen der Umgebungstemperatur können auch dadurch kompensiert werden, daß ein Thermistor 78a mit positive Temperaturkoeiifizienten in der Nähe des Motors M angeordnet und: zwischen dem Verzweigungspunkt 37 und der Leibung 30 eingeschaltet wird. Diese Anordnung hat die Wirkung, daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C3 mit steigender Temperatur des Thermistors 78a zunimmt, mit dem Ergebnis, daß der Transistor Π in Abhängigkeit von einem erniedrigten Pegel des Überlaststromes des Motors M in den leitfähigen Zustand geschaltet wird.

Die Schutzeinrichtung kann außerdem mit Mitteln zur Feststellung von Erdungsfehlern geringer Potentialdifferenz in der Motorenergieversorgungsschaltung verbunden werden, die selbst nicht Gegenstand des vorliegenden Patentbegehrens sind. Die Mittel zur Feststellung des Erdungsfehlers enthalten einen Differentialtransformator 79, einen Vollwellengleichrichter 80 in Brückenschaltung, einen einstellbaren Widerstand 81, Transistoren Γ9, TlO, einen Kondensator C9, Dioden D6, DT, Widerstände 82—87 und gegebenenfalls eine Erregerspulenwicklung 88 eines Relais, weiches eine Alarmsehallung auslöst.

Der Differentialtransformator 79 weist außerdem eine Sekundärwicklung 90 auf. Die Sekundärwicklung 90 versorgt den Vollwellengleichrichter 80, der mit Dioden arbeitet und dessen Ausgangsklemmen an zwei Leitungen 91, 92 angeschlossen sind. Die Dioden des Gleichrichters 80 sind derart gepolt, daß die Leitung 91 bezüglich der Leitung 92 eine positive Polarität aufweist. Der verstellbare Widerstand 81, der zwischen den Leitungen 91, 92 an den Ausgangsklemmen des Gleichrichters 80 liegt ermöglicht eine Empfindlichkeitseinstellung, die es gestattet den Ansprechpegel der Überwachungsschaltung derart einzustellen, daß er auf den Vollastnennstrom des Motors abgestimmt ist. Die Ausgangsgröße des Gleichrichters 80 wird durch einen Kondensator C9 geglättet welcher zusammen mit dem Widerstand 82 die Ansprechgeschwindigkeit der Überwachungsschaltung bestimmt Der Widerstand 82 liegt in der Leitung 91 zwischen dem Gleichrichter 80 und dem Kondensator C9, während der Kondensator C 9 zwischen dem Widerstand 82 und der Leitung 92 liegt. Der Transistor C9 ist mit seinem Emitter an die Leitung 92 und mit seiner Basis über den Widerstand 83 an die der Leitung 91 zugewandte Seite des Kondensators C9 angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors C9 ist über den Widerstand 85 mit der Basis des Transistors T10 verbunden. Die Basis des Transistors 7*10 ist über den Widerstand 84 an die Leitung 29 angeschlossen. Ein Emitter des Transistors Γ10 ist mit der Leitung 29 verbunden, während ein Kollektor des Transistors TlO an einem Verzweigungspunkt 93 liegt Der Widerstand 67 liegt zwischen dem Verzweigungspunkt 93 und der Basis des Transistors T9, während die Erregerwicklung 88 zwischen dem Verzweigungspunkt 93 und der Leitung 30 liegt Der Verzweigungspunkt 93 ist außerdem mit der Anode der Diode D 6 und der Kathode der Diode DT verbunden. Die Kathode der Diode D 6 ist über einen Widerstand R an die Basis des Transistors 7*3 angeschlossen, während die Anode der Diode DT mit der Leitung 30 verbunden ist Ein Widerstand 86 liegt zwischen der Basis des Transistors T9 und der Leitung 30. Außerdem verbindet eine Leitung 94 die Leitung 36 mit der Leitung 92, so daß die Leitungen 36, 92 auf einem gemeinsamen Potential stehen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel plus 0,4 V Gleichspannung beträgt

Im folgenden soll die Einwirkung einer nicht zum Patentbegehren gehörenden Erdungsfehler-Schutzeinrichtung auf die Schutzschaltungsanordnung beschrieben werden: Wenn kein Erdfehler vorhanden ist, ist die Summe der von der an die Klemmen Li, L2, L3 angeschlossenen Stromquelle durch den Motor Mund die Leitung 10—12 fließenden Ströme Null, so daß auch

die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 90 NuI! ist. Tritt auf der Motorseite det Kernes 79 ein Erdschluß oder Erdfehler auf, so ist die Summe der durch die Leitungen iO—12 fließenden Ströme nicht mehr Null; es wird in der Sekundärwicklung 90 ein Strom induziert, der zur Folge hat, daß von der Sekundärwicklung 90 ein Ausgangssignal abgegeben wird, dessen Größe von dem Ausmaß des Erdschlusses abhängt Das Ausgangssignal der Sekundärwicklung 90 wird von dem Vollwellengleichrichter 80 gleichgerichtet; es erscheint zwischen den Leitungen 91, 92 als Gleichstromsignal, dessen Größe durch die Einstellung des Widerstandes 81 bestimmt ist Der Kondensator C9 filtert das Signal und verzögert gemeinsam mit dem Widerstand 82 den Spannungsanstieg zwischen den Leitungen 91, 92. Der Emitter des Transistors T9 ist an die Leitung 92 angeschlossen, die wegen der durch die Leitung 94 gebildeten Verbindung auf einem +4,0V positiven Gleichpotential steht Die Basis des Transistors 79 ist Ober den Widerstand 86 an die Leitung 30 angeschlossen, die auf einem Nullvoltpotential steht Damit ist der Transistor 79 normalerweise entgegen seinem leitfähigen Zustand vorgespannt Der Transistor 79 wird leitfähig sowie die Ladung des Kondensators C9 ein Potential erreicht welches die Vorspannung und den Basis-Emitterspannungsfall des Transistors 79 übersteigt Der leitfähige Transistor 79 bewirkt die Umschaltung des Transistors Γ10 in den leitfähigen Zustand, womit die Erregerwicklung 88 erregt wird. Wegen der Leitfähigkeit des Transistors 7Ί0 steigt außerdem das Potential an dem Verzweigungspunkt 93, womit Strom durch die Diode D 6 und den Widerstand R zu der Basis des Transistors 73 fließt und der Transistor Γ3 in den leitfähigen Zustand umgeschaltet wird, so daß die Spule 48 in der bereits beschriebenen Weise erregt wird. Die Spule 48 öffnet bei der Erregung die Schalterkontakte 19; außerdem werden die Schalterkontakte 13—15 und 20 geöffnet womit die Energieversorgungsschaltung des Motors M unterbrochen und die Stromquelle 27 in bereits beschriebener Weise abgeschaltet werden. Der Widerstand R dient zur Begrenzung des von der Diode D 6 zu Basis des Transistors 73 zur Überführung des Transistors 73 in den voll leitfähigen Zustand fließenden Stromes. Außerdem verhindert er, daß der Verzweigungspunkt 93 über die Diode D 6 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors T3 spannungsmäßig an die negative Leitung 30 angeklemmt ist Die Widerstände 84, 85 wirken als Kollektorbelastungswiderstände des Transistors 79, während der Widerstand 84 als Basisbelastungswide. ■ stand für den Transistor 710 dient. Der Widerstand 87, der zwischen dem Verzweigungspunkt 93 und der Basis des Transistors 79 liegt, gibt ein Rückkopplungssignal, welches die Leitfähigkeit des Transistors 79 bei leitfähigem Transistor 710 erhöht. Die Diode Dl liegt an der Erregerwicklung 88, um die in der Erregerwicklung 88 gespeicherte induktive Energie bei der Entregung der Erregerwicklung 88 abzuleiten. Als elektrischer Störschutz können die Kondensatoren C in der in F i g. 1 dargestellten Weise vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 weist die Gleichstromquelle 27 den an Hand der F i g. 1 bereits erläuterten Aufbau auf.

Eine zur Überwachung und Verarbeitung des Ausgangsspannungssignals des Stromwandlers Cl vorgesehene Schaltung enthält einen Kondensator C3b, der auf einer Seite über eine Leitung 36b an die Klemme 22 und auf der anderen Seite über eine gleichrichtende Impedanzschaltung, welche einen Veizweigungspunkt 376, einen Widerstand 386, einen Verzweigungspunkt 396 und eine Diode D 16 enthält, an die Klemme 21 angeschlossen ist Die Diode D \b ist derart gepolt, daß die auf der Seite der Verzweigungspunkte 376 liegende Seite des Kondensators C3b eine positive Polarität aufweist Es ist an sich bekannt, daß in einer einfachen ÄC-Zeitschaltung eine die Ladezeit des Kondensators bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung in

ίο Abhängigkeit von der Eingangsspannung der WC-Schaltung angebende Kurve einer inversen Funktion entspricht Außerdem entspricht eine Kurve, welche bei einem Motor die Zeit bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur in Abhängigkeit von dem

is Motorstrom angibt, ebenfalls einer inversen Funktion (näherungsweise einer inversen quadratischen Funktion). Die Schaltung enthält außerdem Möglichkeiten zur Veränderung der Ladung des Kondensators C3b in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Wandlers Cl, derart, daß die Ladung des Kondensators C3b genauer der von den Eingangsströmen des Motors M hervorgerufenen Wärmewirkungen entspricht Die Schaltung, die eine Ladung des Kondensators C3b in einer nichtlinearen Zeitabhängigkeit bewirkt enthält einen Widerstand 406 und eine Zenerdiode D 2b, die in Reihe zwischen Verzweigungspunkten 396 und 376 und parallel zu dem Widerstand 386 liegen.

Der Kondensator C36 ist zunächst vollständig entladen; er bildet eine niedrige Impedanz für den durch den Widerstand 386 von den Ausgangsklemmen 21, 22 zufließenden Ladestroms. Die Parameter des Widerstandes 406 und der Zenerdiode D 26 sind derart gewählt, daß, wenn das an den Klemmen 21, 22 auftretende Spannungssignal kleiner als ein vorbe stimmter Wert, d. h. 5,6 V ist, die Zenerdiode D 26 einen Stromfluß durch den Widerstand 406 verhindert Sowie die Ausgangsspannung an den Klemmen 21, 22 5,6 V erreicht beginnt Strom durch die Diode D 26 und den Widerstand 40 zu fließen, womit die Ladegeschwindig keit des Kondensators C36 erhöht wird. Falls notwendig, können zusätzliche Schaltungen mit Widerständen und Dioden ähnlich dem Widerstand 406 und der Diode D 26 der Schaltung hinzugefügt werden, um damit die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C36 in Abhängigkeit von der zwischen den Klemmen 21, 22 auftretenden Ausgangsspannung zu erhöhen, so daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C36 tatsächlich der von der Strombelastung des Motors M herrührenden Wärmeentwicklung und nicht einer

so Ladegeschwindigkeit entspricht, die siel, ergibt, wenn lediglich ein Widerstand 386 in der Ladeschaltung des Kondensators C36 liegt.

Die an dem Kondensator C36 auftretenden Spannung wird von einer Überwachungsschaltung mit hoher Eingangsimpedanz überwacht, die eine Ausgangsspannung zu einer Spule 48 eines Relais liefert, wenn die an dem Kondensator C36 auftretende Spannung einen vorbestimmten Spannungspegel überschreitet Die Pegelüberwachungsschaltung enthält Transisto ren 716, 726. Der Transistor 716 ist mit seiner Basis über Verzweigungspunkt 376 an eine Seite des Kondensators C36 angeschlossen, während er mit einem Emitter über einen Widerstand 506 und einen Widerstand 516 an die andere Seite des Kondensators C36 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors TXb ist außerdem über den Widerstand 506 und einem Widerstand 526 mit der Leitung 30 verbunden. Der Transistor 716 ist mit einem Kollektor über einen

Störschutzkondensator 106 mit der Leitung 29 und über einen Widerstand 546 mit einer Leitung 556 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tib ist außerdem mit der Basis des Transistors T2b verbunden. Der Transistor T2b ist mit seinem Emitter über eine Zenerdiode D 3b an die Leitung 29 und Ober einen Widerstand 566 an die Leitung 366 angeschlossen. Eine Diode D 4b liegt parallel zu dem Widerstand 516 zwischen der Leitung 366 und einem Verzweigungspunkt 576, welcher zwischen den Widerständen 506, 526 vorgesehen ist Der Kollektor des Transistors Γ26 ist über zwei in Reihe liegende Widerstände 586,596 mit der Leitung 30 verbunden. Ein Thyristor SCR ist mit seiner Kathode unmittelbar an die Leitung 30 angeschlossen; er liegt mit seiner Anode über einem Verzweigungspunkt in der Leitung 556 und die Spule 48 an der Leitung 29. Die Steuerelektrode des Thyristors SCR ist mit einem zwischen den in Reihe liegenden Widerständen 586,596 angeordneten Verzweigungspunkt 606 verbunden. Zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors SCR liegt ein Filterkondensator C46.

Die Basis-Emitter-Schaltung des Transistors Tib enthält die Widerstände 506, 516, die derart ausgelegt sind, daß sie eine hohe Impedanz aufweisen, um die Entladung des Kondensators C36 zu verzögern, wenn die Energieversorgung der Schaltung abgeschaltet wird und die hohe Eingangsimpedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Tib verschwindet Der Basis-Emitter-Spannungsfall in der Durchlaßrichtung des Transistors Tib wird dadurch ausgeglichen, daß der Emitter des Transistors an eine kleine negative Spannungsquelle angeschlossen ist, die durch den Verzweigungspunkt 576 gebildet wird und die bewirkt, daß der Transistor Tib dann leitfähig wird, wenn die an dem Kondensator C36 auftretende Spannung 1,15 Volt beträgt. Die Diode D 46, die parallel zu dem Widerstand 516 liegt, ist dazu vorgesehen, die Basis-Emitterleitfähigkeit des Transistors Π 6 bei Temperaturänderungen zu kompensieren.

Ein parallel zu dem Kondensator C36 zwischen dem Verzweigungspunkt 376 und der Leitung 366 liegender Widerstand 416 weist einen Widerstandswert von 10 ΜΩ auf; zusammen mit dem Transistor Π 6 und den Widerständen 506, 516 steuert er die Entladung des Kondensators C36. Wenn die an dem Kondensator C36 liegende Spannung größer ist als 0,6 Volt, wird die Entladung von den Widerständen 416, 506, 516 gesteuert. Ist die Spannung kleiner als 0,5 Volt, so ist der Transistor Tib nichtleitend, womit die Entladegeschwindigkeit ausschließlich durch den Widerstand 416 bestimmt ist.

Der Spannungspegel, bei dem der Transistor Γ26 in Abhängigkeit von der an dem Kondensator C36 auftretenden Spannung in den leitfähigen Zustand umgeschaltet wird, ist aurch die Zenerspannung an der Zenerdiode D36 plus dem Emitter-Basis-Spannungsfall des Transistors Γ26 bestimmt. Bei der dargestellten Schaltung beträgt dieser Spannungspegel 5,2 Volt. Eine Zunahme der an dem Kondensator C36 liegenden Spannung hat zur Folge, daß die Leitfähigkeit des Transistors Γ16 zunimmt, so daß an dem Widerstand 546 eine Spannungserhöhung auftritt. Der Transistor Γ26 wird in einen leitfähigen Zustand umgeschaltet, sowie 5,2 Volt an dem Widerstand 546 erscheinen; er liefert dann einen Steuerelektroden-Kathodenstrom zu dem Thyristor SCR, womit der Thyristor SCR in den leitfähigen Zustand umgeschaltet wird. Im leitfähigen Zustand ergibt der Thyristor SCR eine positive Rückkoppelung, unter deren Wirkung die Leitfähigkeit des Transistors T2b wegen der von dem Widerstand 546 gebildeten Rückkoppelungsschleife vergrößert wird. Der in den leitfähigen Zustand umgeschaltete Thyristor SCR zieht über den Widerstand 546Strom aus der Basis des Transistors T2b. Diese positive Rückkopplungswirkung treibt den Transistor Γ26 in eine erhöhte Leitfähigkeit, so daß dem Thyristor ,SCR mehr Steuerelektrodenstrom zugeführt wird. Der leitende

Thyristor 5CR bewirkt die Erregung der Spule 48.

Die Spule 48 und die Schalterkontakte 19 sind Teile des an Hand der F i g. 1 bereits erläuterten Relais.

Bei geschlossenen Schalterkontakten 13—15 und damit eingeschaltetem Motor M und eingeschalteter

ι s Stromquelle 27 wird zunächst der Kondensator C56 mit einem Ladestrom aufgeladen, der durch die Spule 48, den Widerstand 616 und die Diode D 56 in einer solchen Richtung fließt, daß die der Leitung 556 zugewandte Seite des Kondensators C56 positiv wird. Der Widerstand 616, dessen Wert 4,5 \£l ist, begrenzt den Ladestrom auf einen solchen Wert, daß das Relais nicht erregt und die Darlington-Transistoren DFwährend der transienten Periode nach dem ersten Schließen der Schalterkontakte 13—15 in Rückwärtsrichtung vorge spannt werden. Die Widerstände 636, 646 weisen Impedanzwerte von 8,2 ΜΩ bzw. 820 kfi auf. Der Transistor Γ36 wird sodann schließlich leitfähig, wenn das Potential an dem Verzweigungspunkt 576 bezüglich der Leitung 666 positiv wird, während die Darlington-

Transistoren DFnichtleitend bleiben, weil der durch den Widerstand 626 fließende Strom durch den leitenden Transistor Γ36 von den Darlington-Transistoren DT

abgeleitet wird.

Wie bereits erwähnt, bewirkt die Spannungspegel-

überwachungsschaltung ein öffnen des Schalterkontaktes 19, wenn die Ladung des Kondensators C36 einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei die Schalterkontakte nach der Entregung der Spule 48 wegen des bei der vorherigen Erregung der Spule 8 zwischen dem Anker und dem Eisenkern des Relais hergestellten Schließungskreises des Restmagnetismus offen bleiben. Mit dem öffnen der Schalterkontakte 19 wird die Spule 16 entregt, womit die Schalterkontakte 13—15, 20 die Stromversorgung des Motors M unterbrechen und die Stromquelle 27 abschalten. Die Abschaltung der Stromquelle 27 hat zur Folge, daß der Kondensator C56 sich in einem vorbestimmten zeitlichen Verlauf über eivie Schaltung entladen kann, welche die Leitung 556, den Widerstand 626, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Γ36 und den Widerstand 616 sowie eine

Schaltung enthält, zu der die Leitung 556, die Spule 48,

der Widerstand 636, die Basis-Emitterstrecke des

Transistors C36 und der Widerstand 616 gehören. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne reicht

der Spannungsfall an den Widerstand 646 nicht mehr aus, um den Basis-Reststrom des Transistors T3b zu liefern, womit der Transistor T36 nichtleitend wird. Der nichtleitende Transistor Γ36 bewirkt, daß durch den Widerstand 626 ein Basis-Reststrom zu der Basis der Darlington-Transistoren DT fließt, womit die Darlington-Transistoren DT rasch in den leitfähigen Zustand umgeschaltet werden. Die verbleibende, in dem Kondensator C56 gespeicherte Energie wird über einen durch die leitenden Darlington-Transis'oren DT gebildeten Weg geringer Impedanz in die Spule 48 entladen; sie erscheint als Strom, der in solcher Richtung fließt, daß der Restmagnetismus zwischen dem Kern und dem Anker des Relais ausgelöscht wird, so daß die

Feder den. Anker aus seiner Stellung bezüglich des Kernes herausbewegt und die Schalterkontakte 19 schließen kann.

Eine Schaltung, die das Auftreten eines 1 phasigen oder unsymmetrischen Zustandes oder einer falschen Phasenfolge in den Netzleitungen des Motors M feststellt und den Kondensator C36 lädt, enthält einen Transistor C86, Kondensatoren C76, C86, eine Diode D 66 und Widerstände 686,736. Der Kondensator CIb liegt zwischen der Klemme 21 und einem Verzweigungspunkt 746, während der Widerstand 686 zwischen dem Verzweigungspunkt 746 und der Leitung 366 angeordnet ist Der Transistor C86 ist mit seiner Basis an den Verzweigungspunkt 746 und mit seinem Kollektor über einen Verzweigungspunkt 756 und den Widerstand 696 an die Leitung 29 angeschlossen. Ein Emitter des Transistors C86 ist über einen EmiUerlastwidecstand 736 mit einem Verzweigungspunkt 766 verbunden, der seinerseits über den Widerstand 706 an die Leitung 30 und über den Widerstand 716 an die Klemme 23 angeschlossen ist Der Kondensator C86 ist auf einer Seite mit dem Verzweigungspunkt 756 und auf der anderen Seite über den Widerstand 726 mit dem Verzweigungspunkt 376 verbunden. Eine Anode der Diode D 66 ist an die Leitung 366 angeschlossen, während die Kathode der Diode D 66 mit einem Verzweigungspunkt 776 verbunden ist, der zwischen dem Kondensator C86 und dem Widerstand 726 liegt

Die Ausgangsklemmen 21,22 der Sekundärwicklung ClS liegen in der Basis-Emitterschaltung des Transistors Γ86 über eine Schaltung, welche den Kondensator C76, die Basis-Emitterstrecke des Transistors T86, den Emitter-Lastwiderstand 736, den Widerstand 716, die Sekundärwicklung C 25, die Leitung 30, den Widerstand 526, den Widerstand 516 und die Leitung 366 enthält. In ähnlicher Weise liegen die Ausgangsklemmen 23, 24, der Stromwandler-Sekundärwicklung C2S in der Basis-Emitterschaltung des Transistors 786 über eine Schaltung, welche die Leitung 30, den Widerstand 526, den Widerstand 516, die Leitung 366, die Sekundärwicklung CIS, den Kondensator C76, die Basis-Emitterstrecke des Transistors Γ86, den Emitter-Lastwiderstand 736 und den Widerstand 716 enthält

Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung ClS wird durch ein voreilendes Phasenschieber-Netzwerk in der Phase verschoben, welches aus dem Widerstand 686 und dem Kondensator C 76 besteht, und zwar derart, daß die zwischen dem Verzweigungspunkt 746 und der Klemme 22 auftretende Spannungswelle der zwischen den Klemmen 21, 22 auftretenden Spannungswelle um 60° voreilt und in Phase mit der Spannung zwischen den Klemmen 23,24 ist. Bei symmetrischen Strombedingungen in den Leitungen 10—12 ist somit das Potential an den Verzweigungspunkten 746,766 in der Größe gleich, wobei der Transistor Γ86 nichtleitend ist und die Summe der beiden Spannungen, die an dem Emitter-Lastwiderstand 736 erscheint, Null ist. Der aus den Widerständen 706, 716 bestehende Spannungsteiler ist in der Schaltung dazu vorgesehen, eine an dem Phasenschieber-Netzwerk auftretende Spannungsdämpfung zu kompensieren.

Wenn in den Speiseleitungen 10—12 des Motors M eine falsche Phasenfolge oder eine Stromunsymmetrie auftritt, wird die Spannung an den Verzweigungspunkten 746, 766 unterschiedlich groß; die Differenzspan- nung wird durch den Transistor Γ86 verstärkt; sie erscheint an dem Widerstand 696 an der Verzweigungsstelle 756. die über den Trennkondensator C86 an die Diode D 66 angekoppelt ist Das verstärkte Signal wird von der Diode D 66 gleichgerichtet; es lädt über den Widerstand 726, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wert von 100 kQ hat, den zeitgebenden Kondensator C36 auf. Wie bereits erwähnt, wird der Kondensator C36 in Abhängigkeit von normalen Oberlastbedingungen in der Stromversorgung des Motors M aufgeladen; er bewirkt, daß die Transistoren Tl6, 7"26 leitfähig werden und die Spule 48 des Relais erregt wird, wenn die Ladung des Kondensators C36 einen vorbestimmten Wert erreicht Die Summierung der Unsymmetrie-Ausgangsspannungen der Wicklungen ClS, C2S geschieht zwischen der Basis-Emitterstrecke des Folge-Transistors Γ86 und dem Emitter-Lastwiderstand 376. Die verstärkte Summe erscheint an dem Verzweigungspunkt 756 als ein Gleichsignal, welches durch die Diode D 66 gleichgerichtet wird und das über die von dem Widerstand 726 gebildete Impedanz rasch den zeitgebenden Kondensator C36 auflädt, so daß nach Verstreichen einer minimalen Zeitspanne nach dem Eintreten des Unsymmetriezustandes das Relais erregt und die Motorstromversorgung unterbrochen werden.

Gegebenenfalls kann das Ansprechen der Überlastschutz- und Überwachungsschaltung derart beeinflußt werden, daß Änderungen der Umgebungstemperatur in der Nähe des Motors M in der gleichen Weise berücksichtigt werden, wie die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 durch die Anordnung eines Thermistors mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten in bereits beschriebener Weise verändert worden ist

Die in F i g. 2 veranschaulichte Schutzschaltungsanordnung kann außerdem mit Mittel zur Feststellung von Erdfehlern in der Motorstromversorgung verbunden werden, die selbst nicht Gegenstand des vorliegenden Patentbegehrens sind, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist und die darin bestehen, daß der Thyristor SCR beim Feststellen eines Erdfehlers oder Erdschlusses in der Motorschaltung in seinen leitfähigen Zustand umgeschaltet wird.

Die Schaltungen nach den F i g. 1 und 2 weisen folgende Vorteile auf: Bei normalem symmetrischem Überlastzustand des Motors folgt der Spannungsanstieg an den Kondensatoren C3, C36 der Wärmewirkung des Motorstromes, und zwar einschließlich des beim Einschalten des Motors auftretenden Einschaltstromstoßes, wobei ein rasches Ansprechen auf einen Motorkurzschlußstrom erfolgt. Die Kondensatoren C3, C36 sind mit einer Entladeschaltung hoher Impedanz ausgerüstet. Wenn somit der Motor wiederholt angelassen wird, so öffnet die Schaltung die Schalterkontakte 19 schneller, wenn ein schon warmer Motor wieder eingeschaltet wird. Die Schaltung, welche einen unsymmetrischen oder einen 1-Phasenbetrieb oder aber eine falsche Phasenfolge in der Motorstromversorgung feststellt, ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß bei einem normalen unsymmetrischen Zustand die Kondensatoren C3, C36 nicht so weit aufgeladen werden, daß ein öffnen der Schalterkontakte erfolgt. Damit wird ein unnötiges Aus- und wieder Einschalten vermieden. Wenn jedoch der Unsymmetriezustand während einer vorbestimmten Zeitspanne anhält, die geeignet ist, den Motor zu gefährden, so werden durch die Schaltung die Schalterkontakte 19 geöffnet, womit ein Überhitzen des Motors verhindert wird.

Bei der in Fig.3 dargestellten Schaltung weist die Schutzschaltungsanordnung, die ein öffnen der

Schalterkontakte 19 beim Auftreten einer Stromunsymmetrie oder eines Oberstromes in der Stromversorgung des Motors M bewirkt drei gleiche Stromwandler 1T, 2T, 3Tauf, die mit Primärwicklungen ITP, 2TP, 3TP sowie mit Sekundärwicklungen 1TS. 2 TS, 3 TS ausgerüstst sind. Die Primärwicklungen 1TP, 2TP, 3TPliegen in Leitungen 10—12; sie sind auf geblechte Eisenkerne aufgebracht, weiche die zugeordneten Sekundärwicklungen 1TS, 2TS, 3TS tragen. Die Sekundärwicklungen ITS, 275, 3TS sind im Stern geschaltet; ihre Ausgangsklemmen sind mit den Eingangsklemmen eines Dreiphasen-Vollwellengleichrichters 28a verbunden. Die Dioden des Gleichrichters 28a sind derart gepolt und die Ausgangsklemmen sind so an zwei Leitungen 29a, 30a angeschlossen, daß die Leitung 29a is bezüglich der Leitung 30a positiv ist und zwischen den Leitungen 29a, 30a eine dem Strom in den Leitungen 10—12 proportionale Gleichspannung auftritt Eine Reihenschaltung, die aus zwei identischen, zwischen der Leitung 29a und einem Verknüpfungspunkt 21a liegenden Zenerdioden Zl, Z 2, einem zwischen dem Verzweigungspunkt 21a und einer Leitung 23a liegenden Widerstand 22a und einer zwischen der Leitung 23a und der Leitung 30a liegenden Diode 24a besteht, liegt zwischen den Leitungen 29a, 30a.

Parallel zu den Zenerdioden Zl, Z 2 liegt ein Kondensator 25a zwischen der Leitung 29a und dem Verzweigungspunkt 21a Der Ausgangsstrom des Gleichrichters 28a fließt durch die die Dioden Zl, Z2 und den Widerstand 22a enthaltende Reihenschaltung. Der resultierende Spannungsfall an der Reihenschaltung hängt von den Strömen in den Primärwicklungen ITP bis 3TP, den Übersetzungsverhältnissen der Stromwandler IT bis 37; dem Wirkungsgrad des Gleichrichters 28a, den Zenerspannungen der Zenerdio- J5 den Z1, Z 2 und der Impedanz des Widerstandes 22a ab. Ein zwischen den Leitungen 29a, 30a liegender spannungsabhängiger Widerstand 36a schützt den Gleichrichter 2Ra gegen vorübergehende Überspannung.

Eine zur Überwachung und Verarbeitung des an dem Widerstand 22a auftretenden Ausgangsspannungssignals dienende Schaltung enthält einen Kondensator C3a, der auf einer Seite an die Leitung 23a und auf der anderen Seite an die Klemme 21a über eine gleichrichtende Impedanzschaltung angeschlossen ist, die einen Verzweigungspunkt 37a, einen Widerstand 38a, einen Verzweigungspunkt 39a, eine Diode D la und einen Widerstand 27a enthält. Die Diode D la ist derart gepolt, daß die dem Verzweigungspunkt 37a zugewand- so te Seite des Kondensators C3a eine positive Polarität aufweist Es ist bekannt, daß bei einer einfachen ÄC-Zeitschaltung eine die Ladezeit des Kondensators bis zum Erreichen einer vorbestimmten Spannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung der Schaltung angebende Kurve nach einer inversen Funktion verläuft und außerdem das eine bei einem Motor die Zeit bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur in Abhängigkeit von dem Motorstrom angebende Kurve ebenfalls nach einer inversen Funktion (näherungsweise m> einer inversen quadratischen Funktion) verläuft. Die Schaltung enthält außerdem die Möglichkeit zur Veränderung der Ladung des Kondensators C3a in Abhängigkeit von dem Brückengleichrichter 28a, so daß die Ladung des Kondensators C3a genau dem von dem Eingangsstrom des Motors M hervorgerufenen Erwär mungseffekt entspricht. Die Schaltung zur Ladung des Kondensators C3a in nichtlinearer zeitlicher Abhängigkeit enthält einen Widerstand 40a und eine Zenerdiode D 2a, die in Reihe zwischen den Verzweigungspunkten 39a, 37a und parallel zu dem Widerstand 38a liegen.

Zunächst ist der Kondensator C3a vollständig entladen; er bildet eine niedrige Impedanz für den Ladestrom, der in Abhängigkeit von der an dem Widerstand 22a liegenden Spannung durch die Widerstände 27a, 38a fließt Die Parameter des Widerstandes 40a und der Zenerdioden D 2a sind derart gewählt daß, wenn das an dem Widerstand 38a auftretende Spannungssignal kleiner als ein vorbestimmter Wert d.h. 5,6V ist die Zenerdiode D2a einen Stromfluß durch den Widerstand 40a verhindert Sowie die Ausgangsspannung an dem Widerstand 38a 5,6 V erreicht beginnt Strom durch die Diode D 2a und den Widerstand 40a zu fließen, womit die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C3a erhöht wird. Falls notwendig können zusätzliche Schaltungen, welche Widerstände und Dioden ähnlich dem Widerstand 40a und der Diode D 2a enthalten, der Schaltung zugefügt werden, um damit die Ladung des Kondensators C3a in Abhängigkeit der an dem Widerstand 22a auftretenden Ausgangsspannung zu erhöhen, so daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C3a dem von der Strombelastung des Motors M hervorgerufenen Erwärmungseffekt und nicht der Geschwindigkeit entspricht die sich ergibt wenn lediglich ein Widerstand 38a in der Ladeschaltung des Kondensators C3a liegt.

Zwischen dem Verzweigungspunkt 39a und der Leitung 23a liegt ein Kondensator 68a, der zusammen mit der Diode DIa der analogen Schaltung ein rascheres Ansprechen auf die an dem Widerstand 22a auftretende Spannungsspitze gestattet. Der Kondensator 68a bildet zusammen mit dem Widerstand 27a ein Tiefpaßfilter, das dazu beiträgt, daß eine Ladung des Kondensators C3a durch vorübergehende Spannungen verhütet wird.

Die an dem Kondensator C3a auftretende Spannung wird von einer Überwachungsschaltung mit hohem Eingangswiderstand überwacht, welche eine Ausgangsgiöße einer Spule 48 eines Relais Hefen sowie die an dem Kondensator C3a auftretende Spannung den vorbestimmten Spannungspegel überschreitet Die SpannungspegelUberwachungsschaltung enthält Transistoren TIa, 7 2a. Der Transistor TIa ist mit seiner Bisis über den Verzweigungspunkt 37a an eine Seite des Kondensators C3a angeschlossen, während ein Emitter über einen Widerstand 50a und einen Widerstand 51a mit der anderen Seite des Kondensators C3a verbunden ist. Der Emitter des Transistors TIa ist ebenfalls über den Widerstand 50a an die Leitung 30a angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors TIa ist über einen Kondensator 52a mit der Leitung 29a und über einen Widerstand 54a mit einer Leitung 56a verbunden. Außerdem ist der Kollektor des Transistors TIa an die Basis des Transistors T2a angeschlossen. Der Emitter des Transistors T2a ist mit einem zwischen den Zenerdioden Z1, Z2 liegenden Verzweigungspunkt verbunden; sein Kollektor ist über zwei in Reihe liegende Widerstände 58a, 59a mit einer Leitung 36a verbunden. Die Diode 24a liegt parallel zu dem Widerstand 51a zwischen der Leitung 23a und der Leitung 30a.

D>e Diode 24a hat vier Aufgaben:

1. wirkt sie als Vorspannungsdiode, um dem Basis-Emitterspannungsfall des Transistors TIa zu kompensieren;

2. kompensiert sie Änderungen der Auslösebezugsspannung, die davon herrühren, daß der Strom durch Z1 sich in einem großen Bereich ändert;

3. kompensiert sie den Temperaturdrift der Basis-Emitterspannungsänderung des Transistors TXa;

4. verhindert sie, daß der Kondensator C3a sich rasch in die Basis des Transistors TIa entlädt, wenn nach der Auslösung die Stromversorgung abgeschaltet wird und die hohe Eingangsimpedanz des Transistors Π a verschwindet;

5. gestattet sie es, eine gesteuerte analoge Rückstellcharakteristik zu erhalten, indem die Basis-Emitterausschaltspannung des Transistors TIa dazu benutzt wird, von einer Entladungsgeschwindigkeit auf eine andere umzuschalten.

Wenn die Spannung an dem Kondensator C3a größer als etwa 0,6 V ist, wird die Entladung des Kondensators C 3a durch Widerstände SOa, 51a, 41a gesteuert. Fällt aber die Spannung unter 0,5 V ab, so wird die Entladegeschwindigkeit des Kondensators C3a lediglich durch den Widerstand 41a gesteuert. Die Basis-Emitterschaltung des Transistors TXa enthält die Widerstände 50a, 51a, welche gemeinsam mit dem Widerstand 41a derart gewählt sind, daß sie eine hohe Impedanz aufweisen und damit die Entladung des Kondensators C3a verzögern, wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird und die hohe Eingangsimpedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Π a verschwindet, so daß die an dem Kondensator C3a verbleibende Ladespannung der Temperatur des abkühlenden Motors folgt.

Ein Thyristor SCRa ist mit seiner Kathode unmittelbar an die Leitung 36a und mit seiner Anode über einen Verzweigungspunkt in der Leitung 55a und die Spule 48 an die Leitung 29a angeschlossen. Die Steuerelektrode des Thyristors SCRa ist mit einem Verzweigungspunkt 60a zwischen den in Reihe liegenden Widerständen 58a, 59a verbunden. Ein Filterkondensator C4a liegt zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors SCRa. Der Pegel, bei dem der Transistor C2a in den ieitfähägen Zustand in Abhängigkeit von der an dem Kondensator C3a liegenden Spannung umgeschaltet w>rd, ist durch die an der Zenerdiode ZX liegende Zenerspannung plus dem Emitter-Basis-Spannungsfall des Transistors C 2a bestimmt Bei der dargestellten Schaltung beträgt dieser Spannungspegel 5,2 V. Eine Spannungszunahme an dem Kondensator C3a hat zur Folge, daß die Leitfähigkeit des Transistors TIa zunimmt und an dem Widerstand 54a ein Spannungsanstieg auftritt Der Transistor C 2a wird in den leitfähigen Zustand umgeschaltet sowie 5,2 V an dem Widerstand 54a erscheinen; er liefert dann dem Thyristor SCRa den Steuerelektroden-Kathodenstrom, so daß der Thyristor SCRa in einen leitfähigen Zustand übergeht Der leitende Thyristor SCRa ergibt eine positive Rückkopplung, die eine Zunahme der Leitfähigkeit des Transistors C 2a wegen der von dem Widerstand 54a gebildeten Rückkopplungsschleife zur Foige hat Der Thyristor SCRa zieht, sowie er in den leitfähigen Zustand gebracht ist, über den Widerstand 54a Strom aus der Basis des Transistors T2a. Durch diese positive Rückkoppelung wird der Transistor TIa in einem stärker leitfähigem Zustand getrieben, so daß dem Thyristor SCRa mehr Steuerelektrodenstrom zugeliefert wird. Der leitende Thyristor SCRa bewirkt die Erregung der Spule 48.

Die Spule 48 und die Schalterkontakte 19 sind Teile eines Relais, das einen Eisenkern, einen eisernen Anker und eine Feder enthält. Die Schalterkontakte 19 sind durch die Feder in eine geschlossene Stellung vorgespannt; sie werden bei Erregung der Spule 48 durch einen von der Leitung 29a durch den leitenden Thyristor SCRa fließenden Strom geöffnet. Die Spule 48, der Eisenkern und der Anker des Relais sind derart angeordnet, daß die erregte Spule 48 den Anker bezüglich des Eisenkerns in eine solche Stellung überführt, daß ein Schließungskreis für den Restmagnetismus geschlossen wird. Der geschlossene Schließungskreis für den Restmagnetismus hält nach der Entregung der Spule 48 den Anker in seiner Stellung bezüglich des Eisenkernes. Das Relais wird durch einen Strom zurückgestellt, der von einem Kondensator C5a geliefert wird und der von der Leitung 55a über die Spule 48 zu der Leitung 29a fließt Dieser Rückstellstrom fließt in einer solchen Richtung, daß der zwischen dem Anker und. dem Eisenkern des Relais wirkende Restmagnetismus ausgelöscht wird, so daß die Feder den Anker in eine Stellung überführen kann, in der die Schalterkontakte 19 geschlossen sind.

Eine Rückstellschaltung, die den Restmagnetismus auslöscht und das Schließen der Schalterkontakte 19 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach der Erregung der Spule 48 bewirkt, enthält zwei als Darlington-Verstärker DTa geschaltete Transistoren, einen Transistor T3a, den zeitgebenden Kondensator C5a, einen Kondensator C6a, Widerstände 61a, 62a, 63a, 64a, eine Diode D5a und einen Kondensator C9a. Der zeitgebende Kondensator CSa ist auf einer Seite an die Leitung 55a und auf der anderen Seite an einen Verzweigungspunkt 65a angeschlossen. Der Verzweigungspunkt 65a ist über den Widerstand 61a mit einer Leitung 66a verbunden, die ihrerseits über die Diode D 5a an die Leitung 36a angeschlossen ist. Der Emitter der Darlington-Transistoren DTa ist mit dem Verzweigungspunkt 65a verbunden, während der Kollektor der Darlington-Transistoren DTa an die Leitung 29a angeschlossen ist. Die Basis der Darlington-Transistoren DTa liegt über den Widerstand 62a an der Leitung 55a. Die Basis der Darlington-Transistoren DTa ist außerdem mit dem Kollektor des Transistors T3a und über den Kondensator C9a mit einem Verzweigungspunkt 67a verbunden, der zwischen den in Reihe geschalteten Widerständen 63a, 64a liegt Der Emitter des Transistors T3a ist an die Leitung 66a angeschlossen. Die Basis des Transistors Tia ist mit dem Verzweigungspunkt 67a verbunden, während die

so Widerstände 63a, 64a in Reihe zwischen den Leitungen 29a, 66a liegen.

Wenn die Schalterkontakte 13—15 zum Einschalten des Motors M geschlossen werden, wird zunächst der Kondensator C5a von einem Ladestrom aufgeladen, der durch die Spule 48, den Widerstand 61a und die Diode D 5a in einer solchen Richtung fließt daß die der Leitung 55a zugewandte Seite des Kondensators C5a positiv ist Der Widerstand 61a begrenzt den Ladestrom auf einen solchen Wert, daß das Relais nicht erregt wird, während die Darlington-Transistoren DTa während der auf das Schließen der Schalterkontakte 13—15 folgenden transienten Periode in der Rückwärtsrichtung vorgespannt sind. Die Widerstände 63a, 64a haben Impedanzen von 8,2 ΜΩ bzw. 820 kil Der Transistor TZa wird schließlich leitfähig, wenn das Potential an dem Verzweigungspunkt 67a bezüglich der Leitung 66a positiv wird, wobei die Darlington-Transistoren DTa nichtleitend bleiben, weil der durch den Widerstand 62a

fließende Strom durch den leitenden Transistor T3a von den Darlington-Transistoren DTa abgeleitet wird.

Wie bereits früher beschrieben, bewirkt die Spannungspegelüberwachungsschaltung ein Offnen der Schalterkontakte 19 sowie die Ladung des Kondensa- s tors C3a einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei die Schalterkontakte 19 bei Entregung der Spule 48 wegen des Schließungskreises des Restmagnetismus geschlossen bleiben, der bei der Erregung der Spule 48 zwischen dem Eisenkern und dem Anker des Relais hergestellt worden war. Das öffnen der Schalterkontakte 19 hat die Entregung der Spule 16 sowie das Offnen der Schalterkontakte 13—15 und 20 zur Folge, wodurch die Stromversorgung des Motors Mund des Gleichrichters 28a abgeschaltet werden. Die Abschaltung der Strom-Versorgung des Gleichrichters 28a geschieht bei leitendem Thyristor SCRa, so daß sich der Kondensator 25a über die Spule 48 und den leitenden Thyristor SCRa entladen kann. Wegen der Abschaltung der Stromversorgung des Gleichrichters 28a entlädt sich auch der Kondensator C5a in vorbestimmter zeitlicher Abhängigkeit über eine Schaltung, welche die Leitung 55a, den Widerstand 62a, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T3a und den Widerstand 61a sowie eine Schaltung enthält, zu der ihrerseits die Leitung 55a, die Spule 48, der Widerstand 63a, die Basis-Emitterstrecke des Transistors TZa und der Widerstand 61a gehören.

Nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls reicht der Spannungsfall an den Widerstand 64a nicht mehr aus, um den Basis-Restsirom des Transistors 7"3a zu liefern, womit der Transistor T3a nichtleitend wird. Wegen des nichtleitenden Transistors T3a fließt Basis-Reststrom durch den Widerstand 62a zu der Basis der Darlingtc .!-Transistoren DTa, womit diese rasch in den leitfähigen Zustand umgeschaltet werden. Die in dem Kondensator C5a gespeicherte Restenergie wird in die Spule 48 über einen durch die leitenden Darlington-Transistoren DTa gebildeten Weg entladen; sie erscheint als ein Strom der in einer solchen Richtung fließt, daß der zwischen dem Eisenkern und dem Anker des Relais vorhandene Restmagnetismus ausgelöscht wird, so daß die Feder des Relais den Anker aus seiner Stellung herausbewegen und die Schalterkontakte 19 schließen kann.

Falls erwünscht, kann das Ansprechen der Überlastschutzschaltung im Hinblick auf Änderungen der Umgebungstemperatur in der Nähe des Motors in der gleichen Weise verändert werden, wie an Hand der F i g. 1 bereits beschrieben.

Die in Fig.3 dargestellte Schutzeinrichtung kann außerdem mit Mitteln zur Feststellung von Erdfehlern in der Motorschaltung verbunden werden, wie dies anhand von F i g. 1 erläutert worden war, wobei der Thyristor SCRA beim Feststellen eines Erdfehlers in der Motorschaltung in den leitenden Zustand umgeschaltet wird.

Die Schaltungen nach den F i g. 1 bis 3 weisen die folgenden Vorteile auf:
Im normalen symmetrischen Überlastzustand des Motors folgt der Spannungsanstieg an den Kondensatoren C3, C3a, C3b der von den in dem Motor fließenden Strömen einschließlich des Einschaltstromstoßes herrührenden Wärmeentwicklung, wobei ein rasches Ansprechen auf den Kurzschlußstrom des Motors gewährleistet ist. Die Kondensatoren C3, C3a, C3b sind mit Entladeschaltungen mit hoher Impedanz ausgerüstet. Wenn somit der Motor wiederholt eingeschaltet wird, so öffnen diese Schaltungen die Schalterkontakte dann schneller, wenn ein bereits warmer Motor eingeschaltet wird. Als bevorzugte Alternative zu der Relaisanordnung, d. h. zu den federnd vorgespannten Schalterkontakten 19 und dem Anker 59 kann eine in F i g. 4 veranschaulichte Magnetanordnung verwendet werden, die eine bewegliche Zunge A aufweist, welche an ihrem oberen Ende an einem feststehenden Kontakt 19 befestigt ist und an ihrem unteren Ende einen Kontakt G trägt, welcher mit einem feststehenden Kontakt B des anderen Kontaktes 19 zusammenwirken kann.

Die Zunge A ist mit einer nicht dargestellten mittigen öffnung versehen, in die ein sich nach unten erstreckender Finger Cragt, der an seinem oberen Ende einstückig mit der Zunge A ausgebildet ist. Das freie Ende des Fingers C ist an einem Anker D eines Magneten E befestigt, welcher die Spule 48 trägt. Eine Blattfeder F erstreckt sich zwischen dem freien Ende des Fingers C und dem unteren Ende der öffnung; sie ergibt die Schnappbewegung der Zunge A bezüglich des Fingers C.

Falls eine automatische Freigabe der Kontakte 19 gewünscht ist, kann ein Anschlag / derart angeordnet werden, daß die von dem Kontakt B weg gerichtete Bewegung der Zunge A dann begrenzt ist, wenn der Anker D an den Magneten E angezogen ist. Bei in beschriebener Weise ausgelöschtem Restmagnetismus bewegt sich der Anker D von dem Magneten E weg, während die Zunge A auf eine Stellung vorgespannt ist, in der der Kontakt G an dem Kontakt ß anliegt.

Sollen die Schalterkontakte von Hand wieder geschlossen werden, so wird der Anschlag / von dem Kontakt B weiter weg bewegt so daß bei der Wegbewegung des Ankers D von dem Magneten E die Zunge A in Anlage an dem Anschlag / bleibt Durch die Betätigung eines nicht dargestellten Rückstelldruckknopfes wird die Zunge A über die Totpunktlage bezüglich der Zunge C und der Feder F hinwegbewegt, wenn der Anker D von dem Magneten ^freigekommen ist Gleichzeitig wird ein nicht dargestelltes Sperrglied zwischen die Kontakte C, B eingeführt. Beim Loslassen des Druckknopfes können sich die Kontakte G, B schließen. Wird der Anker D von dem Magneten fnicht freigelassen, so kehrt die Zunge A, ohne den Kontakt B berührt zu haben, in ihre Stellung zurück, in der der Kontakt G an dem Anschlag / anliegt.

Für die Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen wird Schutz nur in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 begehrt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschaltungsanordnung zum Abschalten eines mehrphasigen Wechselstromverbrauchers von einer Wechselstromquelle beim Auftreten von Oberlastungen, mit einer elektrischen Speichereinrichtung, die fiber einen zugeordneten Schaltungsaufbau in Abhängigkeit von der Größe des aus der Stromquelle kommenden Verbraucherstroms derart aufladbar ist, daß ihr Ladungszustand jeweils ein Maß für die Belastung des Verbrauchers ist und der eine bei Überschreitung eines vorbestimmten Ladungsgrenzwertes unter Obergang aus seinem zweiten in einen ersten Schaltzustand den Verbraucher von der Stromquelle trennende, bistabile Schalteinrichtung und eine nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Umschalten der Schalteinrichtung ein Signal abgebende, einen Kondensator enthaltende, zeitgebende Einrichtung zugeordnet sind, deren Signal die Wiederumschaltung der bistabilen Schalteinrichtung in den zweiten Schaltzustand ermöglicht, wobei die elektrische Speichereinrichtung aus einer bei aus der Wechselstromquelle dem Verbraucher zufließendem Wechselstrom wirksamen Gleichstromquelle aufladbar ist und eine zusätzliche Schnellauslösung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie als zusätzliche Schnellauslösung eine die Symmetrie des dem Verbraucher zufließenden Stromes überwachende Schaltungsanordnung (CX, C2, TS) enthält, durch die beim Auftreten einer Unsymmetrie die elektrische Speichereinrichtung (Kondensator C3) unmittelbar auf den Ladungsgrenzwert aufladbar ist und daß der zeitgebende Kondensator (Ci) der zeitgebenden Einrichtung (CS, TA bis 77) bei mit der Wechselstromquelle (L 1, L 2, L 3) verbundenem Verbraucher (M) aus der Gleichstromquelle (27) aufgeladen ist und die zeitgebende Einrichtung (CS, TA bis TT) ein die Umschaltung der bistabilen Schalteinrichtung (19; 13 bis 15, 48, 49) in den zweiten Schaltzustand bewirkendes Rückstellsignal erzeugt, wenn die Ladung des zeitgebenden Kondensators (CS) auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist

2. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schalteinrichtung (19; 13-15; 48, 49) in einer Entladeschaltung (61-64, TT, TA bis T6) des zeitgebenden Kondensators (CS) liegt

3. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schalteinrichtung (19,13 -15,48,49) ein Relais (49) mit einer Spule (48) und einem beweglichen Eisenkern (58) aufweist, und daß der Eisenkern (58) durch zwischen ihm und der Spule (48) wirkende magnetische Haltekräfte in seiner ersten Stellung haltbar ist

4. Schutzschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß einer zwischen der elektrischen Speichereinrichtung (Kondensator C 3) und der bistabilen Schalteinrichtung (19; 13-15; 48,49) liegenden, den Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung (Kondensator C 3) überwachenden sowie die bistabile Schaltungseinrichtung ansteuernden Schaltungsanordnung (Ti, T2, T3) zusätzlich das beim Auftreten eines Erdungsfehlers bei dem Verbraucher (M)vQTi einer an sich bekannten Erdungsfeh!?r- schutzschaltung (89, 80, Γ9, TlO) abgegebene Fehlersignal als Eingangsgröße aufgeschaltet ist

5. Schutzschaltungsanordnung nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-

net^ daß sie einen ersten und einen zweiten jeweiJs in einer Verbraucherleitung liegenden Stromwandler (Ci, C2) aufweist, von denen der erste Stromwandler (Cl) ein gegenüber dem Strom in der ersten Verbraucherleitung (10) um 180° in der Phase

ίο gedrehtes Ausgangsspannungssignal und der zweite Stromwandler (C 2) ein Ausgangsspannungssignal abgibt das in Phase mit dem Strom in der zweiten Verbraucherleitung (11) ist und den beiden Stromwandlern (Ci, C2) ein Phasenschiebernetzwerk

is (CT, 68) zugeordnet ist durch das das Spannungsausgangssignal des ersten Stromwandlers (Ci) um einen Betrag in seiner Phase drehbar ist daß es mit dem Ausgangsspannungssigdnal des zweiten Stromwandlers (C 2) in Größe und Phase übereinstimmt und daß durch eine Summierungsschaltung (TS, CT, CS, T5,68 bis 73) das Ausgangsspannungssignal des zweiten Stromwandlers (C2) und das in der Phase gedrehte Spannungsausgangssignal des ersten Stromwandlers (CX) summiert werden und sie auf die Speichereinrichtung (Kondensator C3) eine Ausgangsgröße gibt durch die die Speichereinrichtung (Kondensator C3) in einem von der Größe des Unterschiedes zwischen den beiden summierten Spannungssigdnalen abhängigen Maße geladen

so wird.

6. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß sie drei jeweils in den Verbraucherleitungen (10,11,12) liegende Stromwandler (17; 2T, 3T) aufweist deren Sekundärwicklung (175; 27S, 3TS) über einen Drei-Phasen-Gleichrichter (28a) eine die Speichereinrichtung (Kondensator C 3a) aufladende Ausgangsgröße zu der Speichereinrichtung (Kondensator C3a,Hiefert

7. Schutzschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Speichereinrichtung (Kondensator C3) wenigstens ein an sich bekanntes temperaturabhängiges Widerstandsnetzwerk (78 bzw. TSa) zugeord- net ist durch das die Ansteuerung der bistabilen Schaltungseinrichtung (19, 13-15) durch die Speichereinrichtung (Kondensator C3) von Änderungen der Umgebungstemperatur und/oder der Innentemperatur des Verbrauchers (M) abhängig gemacht ist