DE824365C

DE824365C - Elektrische Schalteinrichtung

Info

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

Description

Elektrische Schalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, die mit Vorteil für Regel-, Meß-, Überwachungs- oder Signalzwecke und sonstige elektrische Anlagen Verwendung findet.
Sie beruht auf der Verwendung eines Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Stromquelle.
Bisher sind Trockengleichrichter für Gleichrichtungszwecke nur in der allgemein bekannten Weise verwendet worden, wobei auf den Gleichrichter stets eine für die Hergabe eines Gleichstromes ausreichend große Wechselspannung zur Einwirkung kam.
Das Neue an der Erfindung besteht darin, daß an einem Gleichrichter, der einem auf Gleichstrom ansprechenden Schaltelement, beispielsweise einem Meßwerk, einem Relais oder sonstigem Empfangsgerät, parallel geschaltet ist, eine Wechselspannung anliegt, wobei der Gleichrichter als schwellwertabhängige Stromquelle in Wirksamkeit tritt und Gleichstrom über das Schaltelement schickt, je nachdem der Widerstand in dem Zweig des Schaltelementes oder des Wechselspannungszweiges oder die speisende Wechselspannung einen solchen Wert annehmen, daß die an dem Gleichrichter selbst anliegende Wechselspannung die für ein Arbeiten des Gleichrichters oberhalb seines Schwellwertes erforderliche Größe erhält.
Diese Ausführung hat wesentliche Vorteile für bestimmte technische Aufgaben. So ist es damit erstmalig möglich, eine einwandfrei arbeitende Thermoelementbruchsicherung bei thermoelektrischen Temperaturregelanlagen auszubilden, wobei außerdem der betriebsmäßige Ausschaltkontakt für den Grenzwert der geregelten Temperatur und nicht, wie seither, eine besondere Abschalteinrichtung die Ausschaltung des geregelten Ofens bei Thermoelementbruch bewirkt.
Auch für andere technische Aufgaben, beispielsweise für Signalanlagen, wie Polizeinotruf, Feueralarm, Diebstahlschutz 0. dgl., lassen sich nach dieser Ausführung neue, zweckentsprechende Schaltungen ausbilden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erlãuE, mm zwar zeigt Fig. I die bekannte Kennlinie des Trockengleichrichters, Fis 2 ein Saltschema SchaIt. aß der Erfindung in ganz allgemeiner Ausführung, Fig. 3 ein Schaltschema gemäß der Fig. 2 für ein Meß- oder Regelgerät in Verbindung mit einem Thermoelement zur Verwendung als Thermoelementbruchsicherung, Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einer besonderen Ausführungsform, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 2, welche sich für Signalanlagen, wie Polizeinotruf, Feueralarm, Diebstahlschutz o. dgl., eignet, Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 in einer etwas abgeänderten Form.
Es ist an sich bekannt, daß der Trockengleichrichter eine schwellwertabhängige Gleichstromquelle darstellt, wie sich das aus seiner in Fig. I gezeigten Kennlinie ergibt. Dagegen ist neu die erfindungsgemäße Anwendung des Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Gleichstromquelle für die Erfüllung hierzu geeigneter Schaltaufgaben.
In Fig. 2 liegt ein Arbeitszweig a mit einem auf Gleichstrom ansprechenden Empfangsgerät, beispielsweise einem Drehspulmeßwerk oder Gleichstromrelais I, direkt oder über einen Wtiderstand 2 einerseits und ein von einer Wechselstromquelle 8 gebildeter Spannungszweig b direkt oder über einen Widerstand 7 andererseits an den Klemmen 3 und 4 eines Gleichrichters 6.
Bei einem bestimmten Betriebszustand, nämlich wenn die Spannung der Wechselstromquelle und die Widerstände in den an dem Gleichrichter anliegenden beiden Zweigen entsprechend bemessen sind, arbeitet der Gleichrichter 6 unterhalb seines Schwellwertes u1 gemäß Fig. I, und es fließt kein Gleichstrom, sondern nur ein Wechselstrom über den aus Empfangsgerät I und Widerstand 2 gebildeten Zweig a der Schaltung.
Bei einem anderen Betriebszustand dagegen, nämlich wenn der Widerstand in dem aus Empfangsgerät I und Widerstand 2 gebildeten Zweig a oder in dem aus Wechselstromquelle 8 und Widerstand 7 gebildeten Zweig b oder in beiden Zweigen entsprechend sich so verändert oder die Spannung der Wechselstromquelle 8 so vergrößert wird, daß die an den Klemmen 3 und 4 des Gleichrichters 6 anliegende Wechselspannung eine für die Überschreitung des Gleichrichterschwellwertes ausreichende Größe annimmt, dann fließt über den Kreis a des Empfangsgerätes I mit Widerstand 2 außer dem Wechselstrom noch ein Gleichstromanteil entsprechender Größe im Sinne der Erfindung.
Zu dem in Fig. 3 gezeigten Prinzipschaltbild einer neuen Thermoelementbruchsicherung für Ofenregelung sei vorausgeschickt, daß die bisher bekannten einschlägigen Ausführungen zum größten Teil darauf beruhen, daß bei Thermoelementbruch der Meßwerkzeiger unter eine in der Gegend des Instrumentnullpunktes angebrachte besondere Abschalteinrichtung für den Ofen geführt werden soll.
Abgesehen von dem größeren mechanischen Aufbau des Regelgerätes gegenüber der erfindungsgemäßen Ausführung, die sich der betriebsmäßigen Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur bedient und somit bei dem Regelgerät keine besonderen mechanischen Teile für die Thermoelementbruchsicherung benötigt, besteht noch die Tatsache, daß bei Thermoelementbruch trotz mechanischer Unterbrechung in dem Elementstromkreis zwischen den beiden Restschenkeln des Thermoelementes elektrische Kräfte wirksam sind, welche an dem Meß- bzw. Regelgerät Ausschläge bewirken und ein Ansprechen einer Elementbruchsicherung, die im Bereich des Instrumentnullpunktes ansprechen soll, wirkungslos machen können.
Eine andere bekannte Elementbruchsicherung, die sich der betriebsmäßigen Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur bedient, arbeitet nur bei sehr kleinem Elementwiderstand gegenüber dem Widerstand des Regelgerätes halbwegs befriedigend und arbeitet ebenfalls unsicher, wenn bei Elementbruch elektrische Kräfte zwischen den Restschenkeln auftreten. Diese Nachteile entfallen bei der neuen Thermoelementbruchsicherung, die im Prinzip in Fig. 3 dargestellt ist. Das Empfangsgerät I, beispielsweise das Drehspulmeßwerk eines Regelgerätes, bildet mit dem Widerstand 2 den einen Zweig a, und die Wechselstromquelle 8 mit dem Widerstand 7 bildet den anderen an den Klemmen 3 und 4 des Gleichrichters 6 anliegenden Zweig b analog Fig. 2. Hinzugekommen ist noch ein durch das Thermoelement 5 gebildeter Betätigungszweig c. In dem normalen Betriebszustand, wenn das Thermoelement in Ordnung ist, schließt es vermöge seines geringen Widerstandes gegenüber dem aus Meßwerk I mit Widerstand 2 gebildeten relativ hochohmigen Meßzweig a bei entsprechender Bemessung der sonstigen Werte den Gleichrichter 6 praktisch kurz, so daß dieser wegen der dann an ihm anliegenden geringen Wechselspannung genügend weit unter seinem Schwellwert arbeitet und somit über den Meßzweig a neben einem geringen, die Anzeige nicht beeinflußenden Wechselstromanteil nur der Strom des Thermoelementes fließt. Bricht dagegen das Thermoelement etwa durch natürlichen Verschleiß oder vergrößert sich der Widerstand in dem Elementstromkreis c in dem dafür erforderlichen Ausmaß, dann erhöht sich die an den Klemmen 3 und 4 anliegende Wechselspannung um einen solchen Betrag, daß der Schwellwert des Gleichrichters 6 überschritten wird und über den Meßzweig a, gebildet aus Meßwerk I mit Vorwiderstand 2, neben einem Wechselstrom ein überlagerter Gleichstrom in der gleichen Richtung fließt, wie vorher der Strom des Thermoelementes.
Dieser Gleichstromanteil kann leicht durch entsprechende Bemessung der elektrischen Teile der Schaltung so groß gemacht werden, daß der Zeiger des Regelgerätes mit erheblicher Kraft unter die Abschalteinrichtung bei dem Grenzwert der Regeltemperatur geführt wird, und es kann darüber hinaus so viel zusätzliche Richtkraft vorgesehen werden, als notwendig ist, um andere zwischen den Restschenkeln des gebrochenen Thermoelementes etwa auftretende elektrische Kräfte zu überwinden.
Die einzelnen Bauteile der neuen Thermoelementbruchsicherung können in das Gehäuse des Reglers zusätzlich eingebaut werden und eine bauliche Einheit mit demselben bilden; es ist aber auch möglich, gemäß Fig. 4 die Bauteile der Thermoelementbruchsicherung getrennt von dem Meß- oder Regelgerät anzuordnen und den Widerstand 7 ganz oder teilweise einstellbar zu machen, um so die neue Schutzeinrichtung in Verbindung mit jedem beliebigen Meß- oder Regelgerät als sicheren Schutz gegen Thermoelementbruch anzuwenden. Daß sich die neue Schalteinrichtung mit Vorteil auch für andere technische Schaltungsaufgaben anwenden läßt, zeigt, ohne auf Einzelheiten der baulichen Ausführung einzugehen, Fig. 5 und 6. Der Betätigungszweig c, welcher bei der Schaltung nach Fig. 3 durch den Zweig des Thermoelementes 5 gebildet wird, besteht bei der Schaltung nach Fig. 5 und 6 aus einer Leitungsschleife, in der bei Fig. 5 Ruhekontakte g und bei Fig. 6 Ruhekontakte g mit parallel geschalteten Widerständen IO und 11 liegen. Im normalen Betriebszustand ist der Gleichrichter 6 durch den niederohmigen Betätigungskreis c mit den Kontakten 9 praktisch kurzgeschlossen. Die ihm anliegende geringe Wechselspannung läßt ihn unterhalb seines Schwellwertes arbeiten und über den Zweig a mit dem relativ hochohmigen Empfangsgerät I, das hier ein auf Gleichstrom ansprechendes Relais sein kann, fließt nur ein geringer Wechselstrom, der das Gerät nicht ansprechen läßt.
Wird nun der Betätigungszweig c an irgendeiner Stelle unterbrochen, etwa durch Betätigen eines Schalters g in Fig. 5 oder durch Drahtbruch, dann wird die an dem Gleichrichter 6 anliegende Wechselspannung so groß, daß er oberhalb seines Schwellwertes arbeitet und das Empfangsgerät 1, über welches dann ein überlagerter Gleichstrom fließt, zum Ansprechen bringt. Als Abwandlung können den Ruhekontakten g gemäß Fig. 6 Widerstände IO und II von unterschiedlicher Größe parallelgeschaltetwerden, und alsWechselstromquelle8 kann gegebenenfalls eine konstante Spannungsquelle, beispielsweise ein magnetisch geregelter Konstantspannungstransformator, Verwendung finden. Dann zeigt das Empfangsgerät r an, welcher der Kontakte g bestätigt worden ist.
Schaltungen auf der Grundlage der Fig. 5 und 6 sind dazu berufen, die seitherigen Ruhestromschaltungen gegen Diebstahl, für Polizeinotruf, Feueralarm o. dgl. abzulösen, weil sie ohne die bei den seitherigen Schaltungen benötigten Ruhestrombatterie arbeiten, die einer ständigen sachgemäßen Wartung bedarf und blinden Alarm auslösen kann, wenn ihre Spannung unter einen Mindestwert absinkt.
Die dargestellten und beschriebenen Beispiele zeigen die vielgestaltige Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Anwendung eines Trockengleichrichters als schwellwertabhängige Stromquelle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Elektrische Schalteinrichtung für Regel-, Meß-, ttberwachungs- oder Signalzwecke und sonstige elektrische Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gleichrichter, der einem auf Gleichstrom ansprechenden Arbeitszweig (a) mit einem Schaltelement, beispielsweise einem Meßwerk, einem Relais oder einem sonstigen Empfangsgerät, parallel geschaltet ist, ein Wechselspannungszweig (b) anliegt, wobei der Gleichrichter als schwellwertabhängige Stromquelle in Wirksamkeit tritt und Gleichstrom über das Schaltelement schickt, je nachdem der Widerstand in dem Zweig (a) des Schaltelementes oder des Wechselspannungszweiges (b) oder die speisende Wechselspannung einen solchen Wert annehmen, daß die an dem Gleichrichter selbst anliegende Wechselspannung die für ein Arbeiten des Gleichrichters oberhalb seines Schwellwertes erforderliche Größe erhält.
2. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gleichrichter zusätzlich ein Betätigungszweig (c) anliegt, der gegenüber den anderen Zweigen (a und b) derart niederohmig ist, daß der Gleichrichter wegen der dann an ihm anliegenden geringen Wechselspannung unterhalb seines Schwellwertes arbeitet, daß aber bei einer Unterbrechung des Betätigungszweiges (c) bzw. bei Überschreitung einer bestimmten Widerstandsgröße wegen der nunmehr an dem Gleichrichter anliegenden ausreichend großen Wechselspannung dieser oberhalb seines Schwellwertes arbeitet, so daß ein überlagerter Gleichstrom über das Schaltelement fließt.
3. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch I und 2 für Meß- und Regelgeräte in Verbindung mit einem Fühler für die Meßgröße, beispielsweise einem Thermoelement, bei welcher in Abhängigkeit vom Zeigerausschlag bei Überschreitung des Sollwertes der zu regelnden Größe die geregelte Energie o. dgl. abgeschaltet oder eine Warnvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung oder ausreichend großer Widerstandserhöhung des Betätigungszweiges (c) mit dem Fühler für die Meßgröße (5) der von einer Wechselstromquelle (8) gespeiste Gleichrichter (6) seinen Schwellwert so weit überschreitet, daß ein über das Meß- oder Regelgerät (i) fließender, überlagerter Gleichstrom den Zeiger des Gerätes unter die betriebsmäßige Abschalteinrichtung für die geregelte Energie beim Sollwert der geregelten Größe zwecks Abschaltung der Energie und gegebenenfalls Auslösung einer Warnvorrichtung ablenkt.