DE2013183B1

DE2013183B1 - Elektronisches Schaltschutz fur Drehstromlast

Info

Publication number: DE2013183B1
Application number: DE2013183A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 5200 Siegburg Koch
Original assignee: RHEINISCH WESTFAELISCHE ISOLATORENWERKE GmbH
Current assignee: RHEINISCH WESTFAELISCHE ISOLATORENWERKE GmbH
Priority date: 1970-03-19
Filing date: 1970-03-19
Publication date: 1971-07-08
Also published as: FR2084835A5; GB1341480A; SE367747B; CH530735A

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Schalt- Insbesondere ist es vorteilhaft, daß das Bauelement

schütz mit Triacs für eine in Sternschaltung geschal- ein vierter Triac ist, dessen Steuergitter über einen

tete Drehstromlast. Begrenzungswiderstand mit dem Steuergitter irgend-

Bekannt sind einerseits elektromechanische Schalt- eines der drei Triacs verbunden ist.

schütze, bei denen durch elektromagnetische Erre- 5 Das Bauelement kann auch eine Vierschichtdiode

gung einer Spule Kontakte geschlossen werden, und sein.

andererseits kontaktlose Halbleitersteuerungen mit Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfin-

Thyristoren, die aber zur gleichzeitigen Aussteuerung dung besteht darin, daß im Parallelzweig zwischen

aller drei Phasen sehr komplizierte Aussteuergeräte dem Taster mit Arbeitskontakt und dem wicklungs-

für die Steueranschlüsse der Thyristoren benötigen, io seitigen Ende des Parallelzweigs ein Gleichrichter an-

da im Drehstromnetz alle drei Phasen zueinander geordnet ist.

phasenverschieden sind. Auf diese Weise wird bei großer Länge des Par-

So ist beispielsweise ein Drehstromschalter be- allelzweiges eine Streukapazität parallel zum überkanntgeworden (vgl. deutsche Auslegeschrift brückten beliebigen Triac verhindert, so daß ein un-1147 980), bei dem in den Zuleitungen zweier Pha- 15 erwünschtes Zünden des Schaltschützes trotz fehlensen zu den Anschlußklemmen einer Motorwicklung den Drückens des Tasters mit Arbeitskontakt infolge jeweils zwei antiparallel geschaltete Thyristoren oder eingekoppelter Störimpulse vermieden wird.
Triacs liegen. Die Zündung der Triacs erfolgt über Falls die Gefahr eines Auftretens derartiger Störeinen kleinen Übertrager, wobei eine Transistorsteue- impulse gering ist, ist es auch möglich, daß das rung die Zündspannung für die Dauer einer Periode 20 nichtwicklungsseitige Ende des Parallelzweigs an die oder ganzzahlige Vielfache einer Periodendauer Steuerelektrode des beliebigen Triacs anstatt an den liefert. Hauptsternpunkt angeschlossen ist.

Es ist ferner ein elektronisches Schütz für Dreh- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

strom vorgeschlagen worden, bei dem mit zwei oder erläutert. Es zeigt

mehr Triacs der Sternpunkt einer Drehstromlast ge- 25 Fig. 1 den Aufbau eines ersten Ausführungsbei-

schlossen wird. Die Öffnung der Triacs und damit spiels des erfindungsgemäßen Schaltschützes, und

Schließung des Stempunktes erfolgt durch einen Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.

Schalter, der die Steuerelektroden der beiden Triacs In Fig. 1 sind mit R, S und T in üblicher Weise

miteinander verbindet, so daß sich beide Steuerelek- die drei Phasen eines Drehstromnetzes bezeichnet,

troden gegenseitig aufsteuern können. 30 An die Phasen R, S, T ist je eine Wicklung 1, 2

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bzw. 3 einer Drehstromlast mit den Klemmen U, X;

vorgeschlagene Schütz selbsthaltend auszubilden. V, Y bzw. W, Z angeschlossen. Die Klemmen X,

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die drei Y, Z sind über je einen Triac Tr₁, Tr₂ bzw. Tr₃ zu Wicklungen der Drehstromlast über je einen Triac einem Hauptsternpunkt P₁ zusammengeschaltet. Die zu einem Hauptsternpunkt zusammengeschaltet sind, 35 Steuerelektroden G₁, G₂ und G₃ der drei Triacs Tr₁, daß die Steuerelektroden der Triacs über Vorwider- Tr₂ und TV₃ sind über Vorwiderstände R₁, R₂ bzw. stände zu einem Steuerelektrodensternpunkt zusam- R₃ zu einem Steuerelektrodensternpunkt P₂ zusammengeschaltet sind, der mittels emes Tasters mit Ruhe- mengeschaltet. Der Steuerelektrodensternpunkt P₂ ist kontakt durch Anschließen an einen Mittelpunkts- über einen Taster S₂ mit Ruhekontakt mit einem leiter auf ein gegenüber dem Hauptsternpunkt unter- 40 Mittelpunktsleiter MP verbunden,
schiedliches Potential gebracht werden kann, daß ein Ein beliebiges der drei Triacs Tr₁, Tr₂ und Tr₃, im beliebiger der Triacs durch einen Parallelzweig zwi- vorliegenden Ausführungsbeispiel der Triac Tr₂, ist sehen der zugehörigen Wicklung der Drehstromlast zwischen der zugehörigen Wicklung 2 der Dreh- und dem Hauptsternpunkt überbrückt ist, und daß in stromlast und dem Hauptsternpunkt P₁ durch einen dem Parallelzweig ein Taster mit Arbeitskontakt vor- 45 Parallelzweig 4 überbrückt, in dem sich ein Taster S₁ gesehen ist. mit Arbeitskontakt befindet. Der Parallelzweig mit

Über den Taster mit Ruhekontakt kann durch dem Taster S₁ könnte allerdings anstatt an den

lediglich kurzzeitiges Drücken des Tasters mit Hauptsternpunkt P₁ an die Steuerelektrode G₂ ange-

Arbeitskontakt das erfindungsgemäße Schaltschütz schlossen sein, falls die dadurch bedingte Verlange-

gezündet werden, das auch nach Loslassen des 50 rung des Leitungswegs im Hinblick auf die Einkopp-

Tasters mit Arbeitskontakt weiterarbeitet, also sich lung von ein unbeabsichtigtes Zünden auslösenden

selbst hält. Erst durch (kurzzeitiges) Drücken des Störimpulsen unschädlich ist.

Tasters mit Ruhekontakt wird das Schaltschütz ab- Das Schaltschütz von F i g. 1 arbeitet folgendergeschaltet, maßen:

Um dem Ausfall einer beliebigen Phase oder dem 55 Es soll davon ausgegangen werden, daß alle Triacs

Windungsschluß einer beliebigen Wicklung der Dreh- Tr₁, Tr₂ und Tr₃ gesperrt sind. Dieser Zustand bleibt

stromlast zu begegnen, ist es zweckmäßig, daß der erhalten, da vom Mittelpunktsleiter MP zwar ein

Hauptsternpunkt und der Steuerelektrodensternpunkt Strom über den Taster S₂ mit Ruhekontakt zu den

durch ein Bauelement verbunden sind, das bei Über- einzelnen Steuerelektroden G₁, G₂ bzw. G₃ der Triacs

schreiten eines vorbestimmten Schwellenstrom leitet. 60 Tr₁, Tr₂ bzw. Tr₃ fließen könnte, jedoch nicht über

Die durch die Störung auftretende Stromerhöhung den an den Hauptsternpunkt P₁ angeschlossenen

bringt also das Bauelement in den Leitungszustand, Taster S₁ mit Arbeitskontakt abfließen kann,

so daß der Potentialunterschied zwischen dem Haupt- Erst wenn der Taster S₁ mit Arbeitskontakt kurz-

sternpunkt und dem Steuerelektrodensternpunkt aus- zeitig gedrückt wird, fließt ein Strom vom Mittelgeglichen wird und damit kein Steuergitterstrom 65 punktsleiter MP über den Vorwiderstand R, und die

durch die Triacs mehr fließen kann. Das Bauelement Steuerelektrode G₂ in den Triac Tr₂ und von dort

dient damit zur elektronischen Sicherung aller drei über den Parallelzweig 4 mit dem gedrückten Taster

Phasen. S₁ mit Arbeitskontakt zur Phase S,

Ähnlich fließt vom Mittelpunktsleiter MP ein Strom zur Steuerelektrode G₁ des Triacs Tr₁ und zur Steuerelektrode G₃ des Triacs Tr₃ sowie von dem jeweiligen Triac über den Parallelzweig 4 zur Klemme Y. Da also in alle drei Triacs Tr₁, Tr₂ und Tr₃ über die Steuerelektroden ein Strom eingespeist wird, zündet bei Drücken des Tasters S₁ mit Arbeitskontakt derjenige Triac, dessen Phase/?, S bzw. T zu diesem Zeitpunkt über Null ist. Dieser Triac bleibt auch nach Loslassen des Tasters S₁ mit Arbeitskontakt bis zum folgenden Nulldurchgang seiner Phase im leitenden Zustand, da der in die Steuerelektrode eingespeiste Strom des betreffenden Triacs durch diesen selbst zur Klemme X, Y bzw. Z fließen kann.

Im vorliegenden Fall soll weiter angenommen werden, daß durch Drücken des Tasters S₁ mit Arbeitskontakt der Triac Tr₁ in den leitenden Zustand gebracht worden ist. Da die Drehstromphasen R, S, T gegeneinander 120° phasenverschoben sind, liegt an der Anode z. B. des Triacs Tr₂ eine positive Spannung rechtzeitig an, bevor die Phase des Triacs Tr₁ durch den Nullpunkt geht. Damit bringt ein vor der Steuerelektrode G₁ des Triacs Tr₁ über die Vorwiderstände A₁ und R₂ zur Steuerelektrode G₃ des Triacs Tr₂ fließender Strom den Triac Tr₂ in den leitenden Zustand, bevor der Triac Tr₁ sperrt. Bevor die Phase S am Triac Tr₂ durch Null geht, wird dann ähnlich der Triac Tr₃ gezündet, und bevor die Phase T des Triacs Tr₃ durch Null geht, wird wieder der Triac Tr₁ gezündet usw. Damit hält sich das erfindungsgemäße Schaltschütz so lange im leitenden Zustand, bis durch kurzzeitiges Drücken des Tasters S₂ mit Ruhekontakt der Strom in die Steuerelektrode des gerade leitenden Triacs vom Mittelpunktsleiter MP und damit auch der selbsthaltende Zustand des Schaltschützes unterbrochen wird.

Das Schaltschütz von Fig. 1 kann wieder in Betrieb genommen werden, indem nach Loslassen des Tasters S₂ mit Ruhekontakt kurzzeitig der Taster S₁ mit Arbeitskontakt gedrückt wird.

Eine in zweifacher Hinsicht vorteilhafte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels von F i g. 1 ist in F i g. 2 abgebildet.

Das Ausführungsbeispiel von Fi g. 2 weist als erste Verbesserung einen vierten Triac Tr_t auf, der zwischen dem Hauptsternpunkt P₁ und dem Steuerelektrodensternpunkt P₂ geschaltet ist. Ein Begrenzungswiderstand A₄ verbindet die Steuerelektrode G₄ des vierten Triacs Tr₄ mit der Steuerelektrode eines beliebigen der drei Triacs Tr₁, Tr₂ und Tr_y Der Widerstandswert des Begrenzungswiderstandes R_i ist so bemessen, daß bei normalem Stromverbrauch der Drehstromlast der Triac Tr₄ nicht leitend werden kann. Erhöht sich jedoch durch Ausfall einer der Phasen R, S und T oder durch Windungsschluß einer der Wicklungen 1 bis 3 der Strom durch eine dann eintretende Nullpunktverschiebung bis zu einer vorbestimmten Höhe, so zündet der vierte Triac Tr₁ und verbindet dadurch den Hauptsternpunkt P₁ mit dem Steuerelektrodensternpunkt P₂. Beide Sternpunkte befinden sich dann praktisch auf dem gleichen Spannungspotential, so daß die Steuerelektrode G₁ bis G₃ aller drei Triacs Tr₁ bis Tr₃ stromlos werden und die Triacs in den gesperrten Zustand übergehen. Damit wird das Schaltschütz stromlos.

Der Triac Tr_i dient also zur elektronischen Sicherung aller drei Phasen. An Stelle des Triacs Tr_i kann auch ein anderes Bauelement mit entsprechender Kennlinie verwendet werden, insbesondere eine Vierschichtdiode.

Die zweite Verbesserung gegenüber dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 ergibt sich dadurch, daß in den Parallelzweig 4 ein Gleichrichter Gl und ein Widerstand R in Reihe geschaltet sind. Der Gleichrichter Gl verhindert bei einer großen Länge des Parallelzweiges 4 das Auftreten einer Streukapazität parallel zum Triac Tr₂, die trotz fehlenden Drückens des Tasters S₁ mit Ärbeitskontakt über eingekoppelte Störimpulse zum Zünden irgendeines der Triacs Tr₁,

is 7V₂ und Tr₃ führen könnte. Aus dem gleichen Grund ist, wie bereits erwähnt, der Taster S₁ mit Arbeitskontakt nicht an die Steuerelektrode G₂ des Triacs Tr₂, sondern an den Hauptsternpunkt P₁ gelegt.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Schaltschütz mit Triacs für eine in Sternschaltung geschaltete Drehstromlast, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Wicklungen (1, 2, 3) der Drehstromlast über je einen Triac (Tr₁, Tr₂, Tr₃) zu einem Hauptsternpunkt (P₁) zusammengeschaltet sind, daß die Steuerelektroden (G₁, G₂, G₃) der Triacs über Vorwiderstände (R₁, R₂, R₃) zu einem Steuerelektrodensternpunkt (P₂) "zusammengeschaltet sind, der mittels eines Tasters (S₀) mit Ruhekontakt durch Anschließen an einen Mittelpunktsleiter (MP) auf ein gegenüber dem Hauptsternpunkt unterschiedliches Potential gebracht werden kann, daß ein beliebiger (Tr₂) der Triacs durch einen Parallelzweig (4) zwischen der zugehörigen Wicklung (2) der Drehstromlast und dem Hauptsternpunkt (P₁) überbrückt ist, und daß in dem Parallelzweig ein Taster (S₁) mit Arbeitskontakt vorgesehen ist (F i g. 1).

2. Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsternpunkt (P₁) und der Steuerelektrodensternpunkt (P₂) durch ein Bauelement verbunden sind, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenstroms leitet.

3. Schaltschütz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement ein vierter Triac (Tr₄) ist, dessen Steuerelektrode (G₄) über einen Begrenzungswiderstand (jR₄) mit der Steuerelektrode (G₁) irgendeines (Tr₁) der drei Triacs

(Tr₁, Tr₂, Tr₃) verbunden ist (F i g. 2).

4. Schaltschütz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement eine Vierschichtdiode ist.

5. Schaltschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Parallelzweig (4) zwischen dem Taster (S₁) mit Arbeitskontakt und dem wicklungsseitigen Ende des Parallelzweigs ein Gleichrichter (Gl) angeordnet ist (F i g. 2).

6. Schaltschütz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtwicklungsseitige Ende des Parallelzweigs (4) an die Steuerelektrode (G₂) des beliebigen Triacs (Tr₂) anstatt an den Hauptsternpunkt (P₁) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen