DE2538705C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stromempfindliches Schutzschalt­ system gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges stromempfindliches Schutzschaltsystem ist aus der DE-AS 10 22 298 bekannt. Das in dieser Druckschrift beschriebene stromempfindliche Schutzschaltsystem besitzt Stromfühler 9 zur Erfassung der Größe des Stromes in einem elektrischen Stromkreis zur Lieferung eines Ausgangsstrom­ signals, das zu dem Strom in dem elektrischen Stromkreis in Beziehung steht, mit austauschbaren Lastwiderstandsein­ richtungen, die mit dem Ausgangsstromsignal des Stromfühlers 9 verbindbar sind, einschließlich Einrichtungen zur Um­ setzung des Ausgangsstromsignals in einer Spannung (z. B. Kasten 6), deren Wert innerhalb eines vorbestimmten Be­ reiches veränderlich ist, unabhängig von dem Wert des Stromes in dem elektrischen Stromkreis, sowie austauschbaren Moduln identischen äußeren Aufbaus (z. B. 5, 6, 7), um auswählbar einen in den elektrischen Stromkreis eingeschal­ teten Unterbrecher (1 bis 3) auszulösen, wobei zumindest ein Modul in dem vorbestimmten Spannungsbereich arbeitet. Es sind auch Ausgangsschaltereinrichtungen vorhanden, die mit dem austauschbaren Modul verbunden sind, um den Unterbrecher auszulösen und damit den elektrischen Schaltkreis zu öffnen, wenn die Auslösefunktion auftritt.

Wie sich aus der Figur der Entgegenhaltung ergibt, besitzen die einzelnen Moduln 4, 5, 6 und 7 jeweils identischen Aufbau, zumindest, was die äußere Kastenform anlangt. Bei den Blöcken 8, 9 und 10 der Figur handelt es sich nicht um die hier in Rede stehenden Moduln, sondern um eine An­ schlußplatte 8, den Stromauslöser 9 und einen Summenstrom­ wandler 10, die zwar in sich wieder identischen Aufbau besitzen, aber einen anderen Aufbau, als die vorerwähnten Moduln 4 bis 7.

Wie die Moduln 4 bis 7 in die in der Figur dargestellte Bausteingruppe eingefügt oder an diese angebaut werden können, wird nicht näher dargestellt. Es scheint aber so, daß es sich um eine mechanische Beeinflussung des Schalters handelt, da in Spalte 2, Zeile 41 davon die Rede ist, daß "sämtliche Auslösemomente auf Klinken des in der Grundplatte 1 eingesetzten Schaltschlosses arbeiten". Das bedeutet, daß die Moduln 5, 6, 7 offensichtlich nur an einer ganz be­ stimmten Stelle der in der Figur dargestellten Anordnung eingesetzt werden können, ebenso wie Modul 4 auch nur an einer ganz bestimmten Stelle einsetzbar ist, um diese mechanische Auslösefunktion übernehmen zu können. Dies wiederum bedeutet, daß Modul F4 nur an der dargestellten rechten Seite der Schalterwelle eingesetzt werden kann, während auf der linken Seite dieser Schalterwelle nur jeweils einer der Moduln 5, 6 oder 7 einsetzbar ist.

Es zeigt sich, daß offenbar jeweils nur zwei derartige Moduln in der dargestellten Anordnung untergebracht werden können. Dies bestätigt sich auch in dem Patentanspruch, der die wahlweise Anordnung einer der Blöcke 6 oder 7 an einer Stelle, des Hilfsschalters 4 offensichtlich an einer wei­ teren Stelle, der Blöcke 8 und 9 wiederum an einer dritten Stelle und des Blockes 10 an einer vierten Stelle vorsieht. Es ist keinerlei Hinweis darauf vorhanden, daß die Moduln 4, 5, 6 oder 7 in beliebiger Reihenfolge, insbesondere auch gleichzeitig an der Baugruppe 11 angeordnet werden können.

Bei diesem Stand der Technik wird nicht im einzelnen aus­ geführt, wie die einzelnen Moduln mit der Anschlußplatte 8 elektrisch verbunden werden. Der Verfasser dieser Druck­ schrift hat sich offensichtlich über die dabei auftretenden Probleme (Zugänglichkeit von Anschlußschrauben und dgl.) keine näheren Gedanken gemacht, lediglich die Frage der räumlichen Zuordnung einzelner Baugruppen wird näher er­ läutert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stromempfind­ liches Schutzschaltsystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ein einfaches und kostengünstiges Austauschen einzelner Komponenten zum Anpassen an unter­ schiedliche Schutzaufgaben ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Aus der US-PS 34 35 289 ist eine Steuereinrichtung für eine elektrisch betätigbare Einrichtung bekannt, bei der auch mit zwei ineinandersteckbaren Geräteteilen gearbeitet wird, wobei der eine Geräteteil drei Steckstifte in einer Außen­ fläche und der andere Geräteteil drei Steckbuchsen ebenfalls an einer Außenfläche aufweisen, wobei die Steckstifte des einen Geräteteils und die Steckbuchsen des anderen Geräte­ teils zueinander ausgerichtet und elektrisch miteinander verbindbar sind. Diese beiden Geräteteile stellen jedoch, da sie völlig unterschiedlich aufgebaut sind, keine Moduln im Sinne der vorliegenden Erfindung dar.

Aus der DE-GM 17 24 871 ist bekannt, ein Netzanschlußgerät mit drei Steckbuchsen zu versehen, in die eine mit drei Steckstiften versehene Verstärkereinheit einsteckbar ist, die ihrerseits wiederum Steckbuchsen für weitere Verstärker­ einheiten ähnlichen Aufbaus besitzt. Die einzelnen Einheiten sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Eine Auslöseleitung für einen Schaltkreisunterbrecher ist jedoch nicht vorhanden, ebensowenig ein austauschbarer Lastwider­ stand in Form eines austauschbaren Moduls.

Ähnliches gilt für die DE-AS 12 63 886, gemäß welcher Druckschrift ein Netzteil eine Gruppe von gleich aufgebauten Verstärkereinheiten gleichzeitig mit Energie versorgt, wobei die Versorgung der einzelnen Verstärkereinheiten dadurch erfolgt, daß das Netzteil zwei Buchsen aufweist, die zwei Steckstifte des ersten und das Netzteil aufsetzbaren Ver­ stärkers eingesteckt werden können. Der Verstärker wiederum weist an der anderen Seite zwei Buchsen auf, die wiederum die Steckstifte eines weiteren Netzteils einsteckbar sind.

Auch hier fehlt es an einer Auslöseleitung für einen Schalt­ kreisunterbrecher und an einem austauschbaren Lastwiderstand in Form eines austauschbaren Moduls.

Diese drei weiteren Druckschriften zeigen, daß zwar einzelne Merkmale des Hauptanspruchs an sich bekannt sind, jedoch nicht die Kombination dieser Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Es zeigt

Fig. 1 ein universell anwendbares einsteckbares Steuerungs­ system für einen Schaltkreis-Unterbrecher für ein elektrisches Dreiphasennetz;

Fig. 2 ein System ähnlich des Systems der Fig. 1, aber für nur ein einphasiges Netz;

Fig. 3 ein Blockschaltdiagramm eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Systems;

Fig. 4 eine Kennlinie eines Teils des in Fig. 3 dargestell­ ten Systems; und

Fig. 5 eine Darstellung, wie die in Fig. 1 und 3 gezeigten Geräte miteinander verbunden werden können.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist ein Schalt­ kreisschutzsystem 10 dargestellt, das drei Leitungen L 1, L 2 und L 3 aufweist, die rechts mit einer dreiphasi­ gen Last verbunden sind und links gemäß der Darstellung mit einer dreiphasigen Quelle für elektrische Energie verbunden sind. Zwischen der Last und der Quelle für elektrische Energie ist ein Stromfühler 12 und ein in Serie geschalteter Schaltkreisunter­ brecher oder Motorstarter 45 angeordnet. In der in Fig. 1 darge­ stellten Ausführungsform fließt ein Strom IL in der Leitung L 1. In den anderen Leitungen L 2 und L 3 können und werden gewöhnlich andere Ströme fließen, die zu dem Strom IL in Beziehung stehen können. Lediglich aus Vereinfachungsgründen wurde der Strom IL gewählt.

Es gibt zwei Ausgangsanschlüsse 14 und 16 des Stromfühlers 12. Mit diesen Anschlüssen 14 und 16 ist ein Lastwiderstandsmodul 18 verbunden. Der Lastwiderstandsmodul 18 umfaßt ein Widerstands­ element, das über die Anschlüsse 14 und 16 gelegt ist, um den Strom IL in eine nutzbare Spannung V umzusetzen, die durch andere Schaltkreisschutzeinrichtungen in dem Gerät der Fig. 1 verwendet werden kann. Parallel zum Lastwiderstandsmodul 18 können weitere Moduln geschaltet sein, z. B. ein Modul für lange Beschleuni­ gung 20, ein Logikmodul für verzögerte Überlastauslösung 22, ein Logikmodul für sofortige Überstromauslösung 24, ein Logikmodul für Phasenfehlerauslösung 26, ein Logikmodul für Unterlastauslö­ sung 28, ein Logikmodul für Phasenungleichgewichtsauslösung 30, aber auch eine Feldtesttafel 32 und eine Anzeige für Motorrück­ wärtslauf und Überlastzustand 34, wenn die zu schützende Last einen Motor umfaßt. Zahlreiche andere Kombinationen von Logikmo­ doln können in gleichartiger Parallelschaltung vorgesehen sein, wie es für die Elemente 20 bis 34 der Fig. 1 dargestellt ist. Die verbleibenden Elemente werden beispielsweise mit den An­ schlüssen 38 und 36 verbunden. Natürlich können auch einige der Moduln 20 bis 34 entfernt oder ersetzt werden und andere Moduln können hinzugefügt werden, vorausgesetzt, daß die Parallel­ schaltungsanordnung mit dem Lastwiderstandsmodul 18 aufrecht­ erhalten wird. Jedes der vorgenannten Moduln 20 bis 30 besitzt z. B. einen Ausgangsanschluß, der mit einer Leitung 40 verbind­ bar ist, die wiederum mit einem Ausgangsschalter 42 verbunden ist, der mit dem schon beschriebenen Schaltkreisunterbrecher oder Motorstarter 45 in Verbindung steht. In einer Ausführungsform besitzen die Feldtesttafel 32 und die Anzeige für den Motorrückwärtslauf 34 keinen Ausgang zur Leitung 40. Bei einer Ausführungsform ist die Spannung V an den Ausgangsanschlüssen 14 und 16 pro­ portional zum Strom IL. Wenn der voraussichtliche Anstieg des Stromes IL sehr groß wird, kann ein anderes Lastwiderstandsmodul mit den Anschlüssen 14 und 16 verbunden werden, um die Spannung zwischen den Anschlüssen 14 und 16 auf einer gewünschten Höhe zu halten, obwohl der Strom IL wesentlich größer geworden ist. Das gleiche würde gelten, wenn der Strombereich IL wesentlich klei­ ner ist. Das bedeutet, daß die Elemente 20 bis 34 nicht ausge­ wechselt werden müssen, da sie lediglich gegenüber der Spannung V empfindlich sind, die aufrechterhalten wird. Das bedeutet auch, daß der Ausgangsschalter 42 nicht verändert zu werden braucht. Bei einer typischen Ausführungsform führt der Modul für lange Beschleunigung 20 eine Funktion aus, die im folgenden beschrieben wird. Der Modul für verzögerte Überlastauslösung 22 liefert eine Funktion, die in der Form I ² t = K dem Fachmann be­ kannt ist. Der Logikmodul für sofortige Überstromauslösung 24 bewirkt eine sofortige Auslösefunktion, wie ebenfalls dem Fach­ mann geläufig ist. Diese Funktion bezieht sich auf extrem hohe Überlaststromwerte oder Kurzschlußströme. Der Logikmodul für Phasenausfallauslösung 26 liefert eine Anzeige, daß eine der Phasen oder Leitungen L 1, L 2 oder L 3 ausgefallen ist und liefert eine geeignete, dazu entsprechende Schaltwirkung. Der Logikmodul für Unterlastauslösung 28 liefert eine Anzeige, daß die Last unter einen noch als sicher anzusehenden Wert für den Strom IL gefallen ist. Der Logikmodul für Phasenungleichge­ wichtsauslösung 30 liefert eine Anzeige und ein automatisches Signal an den Ausgangsschalter 42, wenn die in den Leitungen L 1, L 2 und L 3 fließenden Ströme sich sehr voneinander unterscheiden. Die Feldtesttafel 32 liefert eine Ausgangsanzeige des Stromes IL und andere nützliche Ausgangsfunktion. Die An­ zeige für Motorrückwärtslauf 34 liefert eine Anzeige dafür, daß ein Motor, der mit der dreiphasigen Last ver­ bunden sein mag, polaritätsmäßig so angeschlossen ist, daß er rückwärts läuft.

In Fig. 2 ist eine andere Schutzeinrichtung 10′ dargestellt, die anwendbar ist, wenn ein einphasiges Netz oder Gleichstromlast und -quelle vorhanden sind. In dieser Ausführungsform ist eine einzige Leitung L 1′ vorgesehen, die von einer Einphasen-Wechselstromquelle oder einer Gleichstromquelle Leistung an eine Last lie­ fert. Ebenfalls vorgesehen ist ein Einzelkontakt-Schaltkreisun­ terbrecher oder Motorstarter 45′, der einen Kontakt A aufweist, um den Strom IL′ zu unterbrechen. Der Stromfühler 12′ kann der gleiche sein, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der Lastwider­ standsmodul 18 ist gegebenüber dem Lastwiderstandsmodul 18 der Fig. 1 unterschiedlich, wenn der Bereich des Stromes IL′ wesent­ lich anders liegt als der Bereich des Stromes IL der Fig. 1.

Der Modul für lange Beschleunigung 20, der Logikmodul für verzö­ gerte Überlastauslösung 22, der Logikmodul für sofortige Überstromauslösung 24, der Logikmodul für Unterlastauslösung 28, die Feldtesttafel 32 und die Anzeige für Motorrückwärtslauf 34 sind gleichartig oder können von der gleichen Art sein wie die entsprechenden Moduln der Fig. 1. Dadurch zeigt sich bereits die vielfältige Anwendungsmöglichkeit des erfindunsge­ mäßen Schutzschaltapparates. Es sei darauf hingewiesen, daß hier kein Logikmodul für Phasenungleichgewichtsauslösung vorhanden ist, ebensowenig ein Logikmodul für Phasenausfallaus­ lösung, da derartige Funktionen nur für mehrphasige Wechsel­ stromnetze typisch sind. Es sei auch bemerkt, daß die Ausgänge der Moduln 22, 24 und 28 beispielsweise mit der Leitung 40 verbunden sind, die wiederum einen Eingang für den Ausgangs­ schalter 42 liefert, der eine Auslösung des Schaltkreisunterbrechers 45′ bewirkt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die bei einer Dreiphasenleitung mit einer dreiphasigen Versorgung verwendet werden kann und einen Motor M steuert, der eine drei­ phasige Belastung darstellt. Bei dieser Ausführungsform umfassen die elektrischen und elektronischen Elemente den Stromfühler 12, den Lastwiderstandsmodul 18, den verzögerten Überlastauslösungsmodul 22, den Ausgangsschalter 42, den Modul für lange Beschleunigung 20 und den Schaltkreisunterbrecher 45. Diese Elemente sind in schematischer Form dargestellt. Ebenfalls in Blockform sind die schon beschriebenen Funktionsblocks 24, 26, 28, 30, 32 und 34 wie auch die Verbindungsanschlüsse 38 und 36, die Leitung 40 und die Ausgangsleitung oder die Ausgangsleitungen 44 dargestellt. Im vorliegenden Fall wird ein durch die Leitung L 1 fließender Strom IL vom Transformator T 1 im Stromfühler 12 erfaßt. Der Widerstand R 1, der in dem Modul 18 gezeigt ist, um­ faßt den bereits beschriebenen Widerstand, der den Lastbereich oder den Motorstrombereich festlegt. Es ist dieser Widerstand, über den die Ausgangsspannung V auftritt.

Die Widerstände R 9, R 10 und der Kondensator C 1 bilden ein Zeit­ verzögerungsnetzwerk für den Überlast-Auslöseschalter, der die Transistoren Q 3 und Q 4 umfaßt. Der Zeitverzögerungskondensator C 1 wird von dem Vollast-Abfühlschalter, der die Transistoren Q 1 und Q 2 umfaßt, im aufgeladenen Zustand gehalten, bis der Motor sich nahe am Überlastzustand befindet. Das Auslösesignal der Transistoren Q 3 und Q 4 wird durch das automatische Rückstell- Verzögerungsnetzwerk gehalten, das die Elemente C 3, R 13 und R 14 umfaßt. Das Überlastrelais 80 ist mit einer manuellen Rückstel­ lung, Relais RA 1, ausgestattet. Das Relais RA 1 wird betätigt und wird gehalten, um zu verhindern, daß der Motorstarter 45 betätigt wird. Die Motorstarterspule wird durch den Ausgangsserienschal­ ter gesteuert, der den Thyristor SCR Q 7 und die Gleichrichter­ brücke B 1 umfaßt. Der Ausgangsserienschalter SCR Q 7 wird norma­ lerweise von dem Rückstellsteuerungsschalter, der die Transisto­ ren Q 5 und Q 6 umfaßt, vorgespannt. Wenn ein Auslösesignal auf­ tritt, wird der Rückstellsteuerungsschalter für eine feste Zeit­ periode abgeschaltet.

Die zum Leitungsstrom IL proportionale Gleichspannung, die über dem Widerstand R 1 auftritt, wird im folgenden als "Eingangs­ spannung" bezeichnet.

Die Widerstände R 3 und R 5 bilden einen Spannungsteiler, der einen Bruchteil der Eingangsspannung zum Basiswiderstand R 4 des Transi­ stors Q 1 liefert. Die Eingangsspannung, die dem vollen Laststrom entspricht, kann beispielsweise 10 V betragen. Bei Eingangsspan­ nungen unterhalb von ungefähr 9,5 V beträgt die Spannung am Emit­ ter von Q 1 zumindest 0,7 V über der Spannung an seiner Basis. Somit wird Q 1 eingeschaltet. Der Kollektorstrom des Transistors Q 1 fließt durch den Widerstand R 6 in die Basis des Transistors Q 2. Der Transistor Q 2 wird daher eingeschaltet und der Zeitver­ zögerungskondensator C 1 auf einem Potential von ungefähr 0,8 V über Massepotential gehalten.

Wenn die Eingangsspannung über einen Wert von ungefähr 9,5 V an­ steigt, kann die Spannung am Emitter des Transistors Q 1 nicht über 7,7 V ansteigen, weil die Zenerdiode D 14 bei einer Spannung von ungefähr 8,4 V anspricht (bei den Strompegeln, die von dem Serienwiderstand R 12 zugelassen werden). Wenn die Spannung an dem Verbindungspunkt der Widerstände R 4, R 3 und R 5 nicht ausreichend weit unterhalb dieses Wertes liegen, um dem Transistor Q 1 zu er­ möglichen, eingeschaltet zu verbleiben, hört der Kollektorstrom von Q 1 auf, durch den Basiswiderstand R 6 und damit in den Transi­ stor Q 2 zu fließen. Damit schaltet Q 2 ab und der Zeitkondensator C 1 beginnt sich durch die Widerstände R 9 und R 10 aufzuladen. Der Widerstand R 7 verhindert ein ungewünschtes Einschalten von Q 2 aufgrund von Restrückständen durch den Kollektor-Basisübergang von Q 2 aufgrund einer hohen Temperatur. Die Diode D 7 verhindert, daß C 1 durch die Widerstände R 12 und R 8 geladen werden. Die Diode D 8 verhindert, daß C 1 sich durch den ansonsten verhältnismäßig niedrigen Impedanzweg zur Masse über Diode D 7, Widerstand R 8 und Zenerdiode D 14 entflieht.

Wenn der Vollast-Abfühlschalter Q 1, Q 2 abschaltet, beginnt der Zeitverzögerungskondensator C 1 sich durch die Widerstände R 9 und R 10 aufzuladen. Die Geschwindigkeit der Aufladung hängt von dem Wert der Eingangsspannung ab: Je größer der Überlaststrom IL ist, desto schneller wird sich der Kondensator C 1 aufladen. Der Auslö­ sesignalschalter Q 3 und Q 4 verwendet die Zenerdiode C 14 als Be­ zugsspannungseinrichtung. Solange die Spannung am Emitter von Q 3 geringer ist als seine Basisspannung, verbleibt Q 3 abge­ schaltet. Der Transistor Q 4 ist ebenfalls abgeschaltet und das Auslösesignal (Spannung über R 11) ist Null. Wenn die Spannung an dem Emitter von Q 3 (Spannung über C 1) um 0,7 V die Spannung an der Basis von Q 3 überschreitet, beginnt Q 3 sich einzuschalten. Der Basis-Emitter-Strom durch Q 4 beginnt Q 4 einzuschalten und die Kollektor-Emitter-Spannung von Q 4 abzusenken. Die verminderte Spannung am Verbindungspunkt vom Kollektor des Transistors Q 4 und Basis des Transistor Q 3 veranlaßt Q 3, noch stärker einzu­ schalten und erzeugt auf diese Weise das plötzliche Einschalten der Transistoreinrichtung, die die Transistoren Q 3 und Q 4 umfaßt. Die Energie, die normalerweise von dem Kondensator C 2 gespeichert ist, der durch Widerstand R 12 und Diode D 9 aufgeladen wurde, wird durch Transistor Q 4 mittels eines plötzlichen Einschaltens ab­ geleitet. Der Hauptanteil der in C 2 gespeicherten Energie wird über zwei parallele Wege beseitigt: Über den automatischen Rück­ stell-Verzögerungskondensator C 3 und über die Relaiswicklung RA 1. Der Widerstand R 11 besitzt eine verhältnismäßig hohe Impedanz verglichen mit den anderen zwei parallelen Wegen, aber er liefert einen Weg nach Masse für die Transistoren Q 4, wenn dieser norma­ lerweise abgeschaltet ist. Die Dioden D 10 und D 11 entkoppeln C 3 und RA 1 voneinander.

Wenn ein Auslösesignal den Rückstell-Verzögerungskondensator C 3 auflädt, wird der Rückstellkontrollschalter Q 5, Q 6 abgeschaltet und verbleibt abgeschaltet, bis sich C 3 durch die Rückstell-Ver­ zögerungswiderstände R 13 und R 14 auf einen Wert von ungefähr 2 V oder weniger entlädt. Der Ausgangs-Serienthyristor Q 7, der norma­ lerweise durchgeschaltet ist, wird ebenfalls für diese Zeitperio­ de abgeschaltet.

Unter normalen Bedingungen, wenn eine Steuerungswechselspannung von 110 V der Starterwicklung K zugeführt wird, wird der Serien­ thyristor Q 7 in jeder Halbwelle durchgeschaltet. Die vollwellige Wechselspannung (von B 1 gleichgerichtet) erscheint über dem Ano­ den-Kathoden-Weg des Thyristors Q 7. Wenn die Spannung an der Anode von Q 7 auf 2 V oder mehr ansteigt, schaltet sich Q 5 ein, vorausgesetzt, daß der Rückstell-Verzögerungskondensator C 3 ent­ laden ist. Der Kollektorstrom von Q 5 fließt durch den Basis- Emitter-Übergang von Q 6 in die Steuerelektrode des Thyristors Q 7. Wenn der Thyristor Q 7 einschaltet, fällt die Anoden-Kathoden- Spannung von Q 7 auf ungefähr 1,5 V und der größte Teil der Wechselspannung erscheint über der Starterwicklung K.

Wenn ein Auslösesignal den Kondensator C 3 auf mindestens 3 V oder mehr auflädt, wird zu Beginn der nächsten Halbwelle der Basis- Emitter-Übergang des Transistors Q 5 umgekehrt vorgespannt und Q 5 schaltet nicht ein. Somit wird der Transistor Q 6 abgeschaltet und kein Strom zur Steuerelektrode des Thyristors Q 7 geliefert. Wäh­ rend die Wechselspannung weiter ansteigt, wird, wenn die Spannung am Emitter von Q 5 ungefähr 2¹/₂ bis 3 V erreicht, die lichtemit­ tierende Diode (LED D 13) und die Seriendiode D 12 leiten. Dies verhindert, daß die Spannung am Emitter von Q 5 weiter ansteigt und Q 5 bleibt somit ausgeschaltet. Während des verbleibenden Teils einer jeden Halbwelle wird die Spannung über Q 7 weiter ansteigen und dann abfallen. Dies liefert genug Strom durch R 19 und D 13, um eine sichtbare Anzeige dafür zu geben, daß das Überlastrelais 80 den Starter 45 veranlaßt hat, auszulösen und sich zu öffnen. Wenn die Steuerwechselspannung an der Starterwicklung K entfernt wird, sobald das Überlastrelais 80 auslöst (wie in dem Fall, wenn der Starter 45 durch einen Druckknopfschalter sowie einen Hilfskontakt des Starters, der nicht gezeigt ist, betätigt wird), wird keine Spannung zur Verfügung stehen, um die licht­ emittierende Diode D 13 zum Leuchten zu bringen. Wenn der Starter­ knopf jedoch gedrückt wird und sich das Überlastrelais 80 noch im ausgelösten Zustand befindet, wird die Leuchtdiode D 13 einge­ schaltet und leuchtet.

Der Widerstand R 15 begrenzt den Kollektorstrom des Transistors Q 6 auf einen verhälnismäßig niedrigen Wert und der Widerstand R 16 verhindert ein nicht gewünschtes Einschalten von Q 6 aufgrund des Leckstroms durch den Kollektor-Basis- Übergang von Q 6 bei hohen Temperaturen. Der Widerstand R 71 hilft, ein ungewünschtes Einschalten des Thyristors Q 7 zu verhindern, wenn aufgrund von hoher Temperatur ein Leckstrom oder wenn Stör­ impulse auftreten. Der Widerstand R 18 und der Kondensator C 4 liefern ein Abflachungs-Netzwerk, um den Thyristor Q 7 gegen eine ungewünschte Betätigung aufgrund eines übermäßigen di/dt zu schützen.

Wenn der Schaltkreis mit einer manuellen Rückstellung versehen ist, wird die Relaiswicklung RA 1 durch den durch D 12 und D 13 fließenden Strom sowie auch durch das Auslösesignal durch D 10 erregt. Wenn die Spannung für die Starterwicklung K durch einen Druckknopf und einen Hilfskontakt des Starters (nicht gezeigt) geliefert wird, könnte die dem Thyristor Q 7 zugeführte Spannung zu früh weggenommen werden, falls der Hilfskontakt zu schnell betätigt wird. Dieser Zustand würde bewirken, daß der Rückstellschaltkreis im automatischen Betrieb arbeitet, und der Motor M könnte nach wenigen Minuten erneut gestartet werden, indem der Startknopf (nicht gezeigt) gedrückt wird, ohne daß es erforderlich wäre, den Rückstellknopf vorher zu betätigen. Aus diesem Grunde wird RA 1 sowohl von dem Auslösesignal durch D 10 als auch durch den über R 19, D 13 und D 12 gelieferten Strom erregt.

Wenn die Relaiswicklung RA 1 erregt wird, schließen sich die Kontakte und verbinden die Steuerelektrode des Thyristors Q 7 mit der Kathode, wodurch der Thyristor Q 7 abgeschaltet wird. Wenn der Rückstell-Verzögerungskondensator C 3 sich entladen hat, wird der Ausgangsserien-Thyristor Q 7 sich wieder einschalten, falls die Spannung der Starterspule K wieder zugeführt wird. Wenn die manuelle Rückstellung betätigt wird, bevor das Rückstell-Verzö­ gerungsnetzwerk abgelaufen ist, öffnen sich die Relaiskontakte des Relais RA 1, aber sie schließen sich wieder durch die Wicklung von RA 1, wenn der Startknopf (nicht gezeigt) gedrückt wird, bevor die Rückstell-Verzögerungszeit abgelaufen ist. Der manuelle Rück­ stellmechanismus (nicht gezeigt) muß dann wiederum betätigt wer­ den, bevor der Startknopf den Starter 45 auslösen kann. Wenn der manuelle Rückstellmechanismus betätigt wird, bevor die Rückstell- Verzögerungszeit abgelaufen ist, aber der Startknopf nicht ge­ drückt wird, bis die Rückstell-Verzögerungszeit abgelaufen ist, wird der Starter 45 ausgelöst. Auf jeden Fall kann der Starter 45 nicht erregt werden, bevor nicht folgende drei Bedingungen er­ füllt sind: Der manuelle Rückstellmechanismus wurde zumindest einmal betätigt; die Rückstell-Verzögerungszeit ist abgelaufen; und der Startknopf (nicht gezeigt) wurde betätigt.

Es ist zu erkennen, daß das Auslösesignal mit Hilfe der Leitung 40 zu dem Ausgangsmodul 42 und dann über die Leitung 44 zu dem Schaltkreisunterbrecher 45 gelangt, wo die Kontakte A, B und C unter entsprechenden Bedingungen geöffnet werden. Es ist zu er­ kennen, daß irgendeine der Einrichtungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 ein Ausgangssignal liefern kann, das unabhängig von den üb­ rigen ein Signal auf der Leitung 40 liefert, das eine Auslösung bewirkt.

In Fig. 4 ist der Verlauf des Motorstroms in Prozent der Voll­ last über der Auslösezeit in Sekunden für ein Gerät gemäß Fig. 3 dargestellt. Unter normalen Bedingungen folgt die Abhängigkeit der Auslösezeit von der prozentualen Motorstrombelastung der Kurve 50. Wird jedoch ein Zenerdiode 20 (Fig. 3) zwischen den Anschlüssen 14 und 16 angeordnet, so ergibt sich eine Kennlinie, die als Kennlinie der langen Beschleunigung bezeichnet werden kann. Dies bedeutet, daß ein Motor oder eine andere Einrichtung, die eine lange Zeitdauer braucht, um sich zu beschleunigen und daher während dieser Zeitdauer einen Überlaststrom führt, nicht notwen­ digerweise eine Auslösung des Unterbrechers 45 verursacht. Andere Unterbrecher, die nicht gezeigt sind und mit anderen Teilen der Leitungen L 1, L 2 und L 3 verbunden sind, liefern einen Schutz ge­ genüber großer Überlastung.

Abhängig von der Kennlinie der Zenerdiode 20 kann die Zeit, die für die Beschleunigung des Motors bis zu einem ziemlich hohen Überlastzustand verändert werden. Wenn beispielsweise eine Zener­ diode 20 gewählt wird, die zu der Kennlinie 52 der Fig. 4 führt, ist eine Zeitdauer von vollen 40 Sekunden im Überlastbereich zu­ lässig, ohne daß der Unterbrecher 45 auslöst. Wenn andererseits die Zenerdiode 20 derart gewählt wird, daß sich die Kennlinie 54 der Fig. 4 ergibt, beträgt die Beschleunigungszeit nur 20 Sekun­ den, innerhalb der der Motor seine Geschwindigkeit erreichen muß, bevor eine Auslösung auftritt. Die Zenerdiode 20 kann aber auch so gewählt sein, daß sich die Charakteristik 56 der Fig. 4 ergibt, so daß nur 15 Sekunden zur Beschleunigung zugelassen werden. Die Zenerdiode 20 kann im Meßfeld entsprechend den Überlasteigen­ schaften des durch das in Fig. 3 dargestellte System 10′′ zu schützenden Gerätes ersetzt werden.

In Fig. 5 ist ein die Erfindung verwendendes Modulkonzept darge­ stellt. In diesem Falle sind die drei Phasenleitungen L 1, L 2 und L 3 so dargestellt, daß sie mit einer Dreiphasenbelastung auf der rechten Seite (nicht gezeigt) und einer Dreiphasenquelle auf der linken Seite (nicht dargestellt) verbunden sind. Ein Modul 12/42, der die Stromfühler 12 und den Ausgangsschalter 42 umfaßt, ist mit den Leitungen L 1, L 2 und L 3 verbunden. Die Anschlüsse 40, 16 und 14 sind vorgesehen, deren Funktionen bereits im Zusammenhang mit den anderen Figuren beschrieben wurden. Ein Einsteckmodul, wie beispielsweise 22, der dem in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Modul für verzögerte Überlastauslösung entspricht, besitzt Ein­ steckstifte, die mit den Anschlüssen 40, 16 und 14 des Moduls 12/42 verbindbar sind. Ein zweites Einsteckmodul, das das Modul für sofortige Überstromauslösung 24 umfassen mag, ist mit ande­ ren Stiften 40, 38 und 36 verbindbar, die sich auf dem Rückenteil des gerade beschriebenen Moduls 42 befinden. Es ist zu er­ kennen, daß die Einsteckmoduln 42 und 24 getrennt oder miteinan­ der vertauscht werden können. Der Modul 12/42 besitzt einen Satz von Ausgangsanschlüssen 44, die der in Fig. 1, 2 und 3 darge­ stellten Leitung 44 entsprechen. An diese Leitung kann ein Schaltkreisunterbrecher (nicht gezeigt) angeschlossen sein, der in den Fig. 1, 2 und 3 allgemein mit 45 oder 45′ bezeichnet wurde.

Natürlich können auch bezüglich der verschiedenen Ausführungs­ formen der Erfindug andere Moduln an den Anschlüssen 38 und 36 vorgesehen werden, als sie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt wurden. Außerdem kann das dargestellte Schaltkreisschutzkonzept auch mit vielphasigen Geräten oder mit Gleichstromeinrichtungen ver­ wendet werden. Auch kann der in Fig. 3 dargestellte Motor M durch ein anderes Gerät ersetzt werden. Auch die in Fig. 4 dargestell­ ten Kurven 52, 54 und 56 stellen nur Beispiele für Arbeitskenn­ linien dar, die von der jeweils verwendeten Zenerdiode oder Zenerdiodeneinrichtung 20 abhängen.

Das Gerät, das gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird, besitzt viele Vorteile. Ein Vorteil liegt darin, daß das Gerät über einen wei­ ten Bereich von Arbeitskennlinien verwendet werden kann, ein­ schließlich Strömen gemäß der vollen Nennleistung, die sich von Gerät zu Gerät stark ändern können. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß das Gerät im Meßfeld geändert und neu programmiert werden kann, indem der Lastwiderstand 18 ersetzt wird. Ein drit­ ter Vorteil liegt darin, daß beim Versagen eines der Arbeitsmo­ duln dieses Modul ersetzt werden kann, ohne daß das gesamte System erneuert werden muß. Ein anderer Vorteil liegt noch darin, daß die Einrichtungen, wie z. B. Motoren, die lange Anlaufperio­ den benötigen, um normale Geschwindigkeit nach dem Start zu er­ reichen, benutzt werden können, ohne daß eine unnötige Auslösung des Unterbrechers oder Motorstarters 45 oder 45′ auftritt, wenn die gemäß Fig. 1, 2 oder 3 gezeigte Einrichtung 20 verwendet wird.

Claims (6)

1. Stromempfindliches Schutzschaltsystem,

• - mit Stromfühlern (12, 12′) zur Erfassung der Größe des Stromes in einem elektrischen Stromkreis und zur Lieferung eines Ausgangsstromsignals, das zu dem Strom in dem elektrischen Stromkreis in Beziehung steht,
• - mit austauschbaren Lastwiderstandseinrichtungen (18), die mit den Ausgangsstromsignalen des Stromfühlers (12, 12′) verbindbar sind und Einrichtungen zur Umsetzung des Ausgangsstromsignals in eine Spannung, deren Wert unabhängig von dem Wert des Stromes in dem elektrischen Stromkreis innerhalb eines vorbestimmten Bereiches veränderlich ist, einschließen,
• - mit austauschbaren Moduln identischen äußeren Aufbaus (20 bis 34), um auswählbar einen in den elektrischen Stromkreis eingeschalteten Unterbrecher (45, 45′) auszulösen, wobei zumindest ein Modul (20 bis 34) in dem vorbestimmten Spannungsbereich arbeitet, und
• - mit Ausgangsschaltereinrichtungen (42), die mit dem austauschbaren Modul (20 bis 34) verbunden sind, um den Unterbrecher (45, 45′) auszulösen und damit den elek­ trischen Schaltkreis zu öffnen, wenn die Auslösefunk­ tion auftritt,

dadurch gekennzeichnet,
daß die austauschbaren Moduln identischen Aufbaus (20 bis 34) jeweils drei Steckstifte an einer Außenfläche und drei Steckbuchsen (14, 16, 40; 36, 38, 40) an einer gegenüberliegenden zweiten Außenfläche aufweisen, wobei die Steckstifte und die Steckbuchsen (14, 16, 40; 36, 38, 40) derart zueinander ausgerichtet und elek­ trisch miteinander verbunden sind, daß die Moduln (20 bis 34) in beliebiger Aufeinanderfolge aneinander steckbar sind,
daß einer der Steckstifte der Moduln (20 bis 34) die Verbindung zumindest eines Moduls mit den Ausgangs­ schaltereinrichtungen (42) bewirkt und
daß die austauschbare Lastwiderstandseinrichtung (18) ebenfalls die Form eines austauschbaren Moduls (20 bis 34) besitzt.

2. Schutzschaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Modul (20) für die Überwachung eines Musters mit langer Beschleunigungsdauer vorgesehen ist und eine Zenerdiode (20, Fig. 3) umfaßt, die parallel zur Lastwiderstandseinrichtung (18, Fig. 1) liegt.

3. Schutzschaltsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der austauschbaren Moduln (22) eine verzögerte Überlastauslösung bewirkt.

4. Schutzschaltsystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der austauschbaren Moduln (28) für Unterlastauslösung ausgeführt ist.

5. Schutzschaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere für mehrphasige Systeme, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der austauschbaren Moduln (30) eine Phasenungleichgewichtsauslösung bewirkt.