DE3882787T2

DE3882787T2 - Stromfühler.

Info

Publication number: DE3882787T2
Application number: DE88106781T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Mitsubishi Denk Ishii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2008-04-28
Also published as: EP0289011A2; KR880013205A; EP0289011A3; KR910002069B1; US4860153A; EP0289011B1; DE3882787D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromfühler zum Detektieren eines elektrischen Stroms, der durch eine Wechselstrom- oder Gleichstromleitung fließt, und insbesondere einen Stromfühler zur Verwendung in einem Überlastschalter mit einem Überlaststrom-Schaltkontakt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie einen Überlastschalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5 (US-A-4 442 472), der einen Schaltkontakt, der in eine Wechselstromleitung eingefügt ist, und einen Stromfühler zum Öffnen des Schaltkontakts enthält.
Es sind solche Arten von Stromfühlern bekannt, bei denen ein durch eine Leitung fließender Wechselstrom bewirkt, daß ein Ausgangsstrom in der Sekundärspule eines Stromtransformators mit einem vorbestimmten Stromtransformationsverhältnis induziert wird, und der Ausgangsstrom durch eine Vollweggleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, um in einen Nebenschlußschaltkreis eingespeist zu werden. Die Wellenform der Signalspannung in den Nebenschlußschaltkreis ändert sich wie bekannt nur in eine Richtung und wird in ein Signal, das ihrem effektiven Wert oder Mittelwert entspricht, durch eine Signalumformerschaltung im nächsten Schritt umgeformt.
Das Ausgangssignal des Signalumformerschaltung wird in einen Fehlerbeurteilungsschaltkreis eingegeben. Wenn der Fehlerbeurteilungsschaltkreis feststellt, daß der abgetastete Stromwert oberhalb eines vorbestimnten Niveaus liegt, aktiviert er eine Signaleinrichtung auf der Basis des Niveaudetektionssignals, um eine Lampe einzuschalten oder einen Warnton zu erzeugen.
Eine Stromversorgungsschaltung für den Fehlerbeurteilungsschaltkreis ist parallel zu dem Nebenschlußschaltkreis geschaltet.
Da die herkömmlichen Stromfühler wie oben beschrieben konstruiert sind, fließt nur ein Teil des Sekundärstroms in dem als Stromabtastvorrichtung verwendeten Stromtransformator durch die Stromversorgungsschaltung. Demzufolge entspricht der durch den Nebenschlußschaltkreis fließende Strom nicht immer dem durch die Wechselstromleitung fließenden Strom, der detektiert werden soll, was einen Fehler beim Abtasten des Stromniveaus hervorrufen kann. Der in der Stromversorgungsschaltung fließende Strom ist nicht konstant, so daß es schwierig ist, den Fehler zu korrigieren.
US-A-4 442 472 beschreibt einen Überlastschalter, der einen Auslösemechanismus und einen Stromfühler zum Betätigen des Auslösemechanismus umfaßt, der den Leitungsstron präziser abtastet. In US-A-4 442 472 sind eine Stromversorgungsschaltung und ein stromfühlendes Widerstandselement in Reihe zwischen den Anschlüssen einer Gleichrichterschaltung geschaltet, so daß der gesamte Strom von der Gleichrichterschaltung durch das stromfühlende Widerstandselement fließt.
Diese Druckschrift berücksichtigt jedoch nicht, daß dann, wenn der durch die Leitung fließende Laststrom, der detektiert werden soll, nur etwa 10% des Nennstroms des Stromfühlers beträgt, der Nachteil besteht, daß der Stromfühler manchmal eine Fehlfunktion erzeugt, weil die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung nicht ausreicht, um den Fehlerbeurteilungsschaltkreis zu treiben.
Dies betrifft nicht nur den Fall, daß ein durch eine Wechselstromleitung fließender Strom detektiert wird, sondern auch den Fall, daß ein durch eine Gleichstromleitung fließender Strom detektiert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Nachteil der herkömmlichen Stromfühler zu beseitigen und einen neuen und verbesserten Stromfühler zu schaffen, der in der Lage ist, eine größere Genauigkeit bei der Niveaudetektierung des Stroms zu gewährleisten, die Fehlfunktion beim Abtasten des Stromniveaus zu vermeiden, wenn die Ausgangssspannung der Stromversorgungsschaltung nicht ausreichend ist, und das Ergebnis der Niveaudetektion ohne Versagen zu signalisieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überlastschalter, der einen Stromfühler umfaßt, zu schaffen, der eine größere Genauigkeit in der Präzision der Niveaudetektion des Fehlerstroms gewährleisten kann und das Fehlverhalten eines Steuerschaltkreises verhindern kann, wenn der Ausgang der Stromversorgungsschaltung nicht ausreichend ist.
Die vorangehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung wurden durch das Schaffen eines Stromfühlers mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eines Überlastschalters mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Der Steuerschaltkreis kann aus einen Vergleicher bestehen, der mit Energie von der Stromversorgungsschaltung versorgt wird und der die Ausgangs spannung des Differentialverstärkerkreises, welche dem in eine Richtung gerichteten Strom proportional ist, mit einer Referenzspannung vergleicht.
Der Steuerschaltkreis kann auch aus einer Zeitgeberschaltung bestehen, die mit Energie von der Stromversorgungsschaltung versorgt wird und mit der Differentialverstärkerschaltung so verbunden ist, daß sie deren Ausgangssignal, das proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, empfängt und vorbestimmte Zeitverzögerungen in Abhängigkeit von der Größe des in eine Richtung gerichteten Stroms erzeugt.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich gezeigt sind.
In den Zeichnungen sind:
Figur 1 ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform des Stromfühlers gemaß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Figur 2 ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform der Stromversorgung und der Schaltung zum Verhindern des Schaltvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Figur 3 eine Darstellung des Betriebs der Stromversorgungsschaltung und der Schaltung zum Verhindern des Schaltvorgangs;
Figur 4 zeigt Ersatzschaltungen der Stromversorgungsschaltung und der Differentialverstärkerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 5 zeigt eine charakteristische Kurve des Differentialverstärkers,
Figur 6 ist eine Darstellung des Betriebs der Stromversorgungsschaltung und der Differentialverstärkerschaltung,
Figur 7 ein Schaltdiagramm, das eine andere Ausführungsform des Stromfühlers zeigt,
Figur 8 ist ein Schaltdiagramm einer anderen Ausführungsform des Stromfühlers für einen Überlastschalter genäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 9 ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform der Stromversorgungsschaltung und der Schaltung zum Verhindern eines Schaltvorgangs in dem Stromfühler wie in Figur 8 gezeigt darstellt,
Figur 10 zeigt eine charakteristische Kurve des Differentialverstärkers in dem Stromfühler
Figur 11 zeigt ein Beispiel der Auslösecharakteristikkurve des Überlastschalters, der den Stromfühler verwendet, und
Figur 12 ist ein Schaltdiagramm, das eine andere Ausführungsform des Stromfühlers für Überlastschalter zeigt.
Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche oder einander entsprechende Teile bezeichnen, ist Figur 1 ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform des Stromfühlers der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Figur 1 ist ein Stromtransformator 21 zum Abtasten eines Stroms, der detektiert werden soll, in einer Wechselstromleitung 11 zwischen einem Leitungsende 101 und einem Lastanschluß 301 zwischengeschaltet. Mit der Sekundärspule des Stromtransformators 21 ist eine Gleichrichterschaltung 30 verbunden, die den sekundären Ausgangsstrom gleichrichtet. Die Gleichrichterschaltung 30 besteht aus einer parallelen Kombination einer Reihenschaltung von Dioden 31, 32 mit einer weiteren Reihenschaltung von Dioden 33, 34.
Mit dem positven Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 30 ist eine Stromversorgungsschaltung 500 für konstante Gleichspannung verbunden, die mit einem positiven Anschluß 5a, einem mittleren Anschluß 5c und einem negativen Anschluß 5d versehen ist.
Figur 2 ist eine Ausführungsform der Stromversorgungsschaltung 500. Ein spannungsbegrenzendes Element 502 wie eine Zenerdiode ist parallel zu einem Glättungskondensator 504 über eine Diode 503 geschaltet.
Eine Schaltung 505 zum Erzeugen einer Referenzspannung ist mit dem Anschluß für das positive Potential 5a verbunden. Ein spannungsbegrenzendes Element 506 ist in Reihe mit der Schaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung 505 geschaltet. Die Verbindung zwischen dem spannungsbegrenzenden Element 506 und der Schaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung 505 ist mit dem mittleren Anschluß 5c der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden. Der Ausgangsanschluß der Schaltung 505 zum Erzeugen einer Referenzspannung ist mit einen Referenzspannungsanschluß 5b der Stronversorgungsschaltung 500 verbunden.
Wie in Figur 1 gezeigt ist ein Ende eines stromabtastenden resistiven Elements 40 mit dem negativen Anschluß 5d der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden und ihr anderes Ende ist mit dem negativen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 30 verbunden. Diese Anordnung erlaubt es dem Vollweg-Gleichrichterstrom, in das stromabtastende resistive Element 40 zu fließen, so daß er dem zu detektierende Laststrom entspricht.
Eine Differentialverstärkerschaltung 60 ist vorgesehen, um den Spannungsabfall über dem abtastenden resistiven Element 40 in ein Signal auf der Basis des mittleren Potentials V&sub0; der Stromversorgungsschaltung 500 umzuwandeln. Die Differentialverstärkerschaltung 60 kann einen Operationsverstärker 63 und vier resistive Elemente 64, 65, 66 und 67 umfassen.
Die Energie zum Betreiben der Differentialverstärkerschaltung 60 wird durch die Stromversorgungsschaltung 500 zugeführt. Die Eingangsanschlüsse der Differentialverstärkerschaltung 60 sind paralell zu dem stromabtastenden resistiven Element 40 geschaltet.
Die Steuerschaltung besteht aus einem bekannten Vergleicher 70. Er ist vorgesehen, um die Ausgangsspannung der Differentialverstärkerschaltung 60 mit der Referenzspannung zu vergleichen. Wenn die Ausgangsspannung der Differentialverstärkerschaltung die Referenzspannung übersteigt, gibt der Vergleicher ein Ausgangssignal an seinem Ausgangsanschluß 70a ab.
Ein lichtaussendendes Element 81 ist mit dem positiven Ausgangsanschluß 5a der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden. Ein Schaltkreis 121 ist mit einem Ende in Reihe mit dem lichtaussendenden Element 81 über ein resistives Element 62 verbunden und an seinem anderen Ende mit dem negativen Ausgangsanschluß 5d der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden. Das lichtaussendende Element 81 ist so konstruiert, daß es Licht aussendet, wenn der Schaltkreis 121 geschlossen ist.
Ein Schaltvorgangverhinderungskreis 50 kann aus einem Vergleicher 53 und einer Spannungsteilerschaltung 51 wie in Figur 2 gezeigt bestehen. Die Spannungsteilerschaltung 51 kann resistive Elemente R&sub7; und R&sub8; umfassen. Die Spannungsteilerschaltung ist zwischen dem positven Ausgangsanschluß 5a und den mittleren Ausgangsanschluß 5c geschaltet. Der Übergang zwischen den resistiven Elementen R&sub7; und R&sub8; ist mit einem der Eingangsanschlüsse des Vergleichers 53 verbunden. Der andere Eingangsanschluß ist mit dem Referenzpotential- Ausgangsanschluß 5b verbunden. Der Schaltvorgangverhinderungskreis 50 besitzt einen Ausgangsschalter 55. Der Ausgangsschalter 55 ist so konstruiert, daß dann, wenn er geschlossen wird, der Schaltkreis 121 sich schließen kann, wie man deutlich aus Figur 1 erkennt.
Wenn im Betrieb ein zu detektierender Strom durch die Wechselstromleitung 11 fließt, wird das Fließen eines Sekundärstroms in der Sekundärwicklung des Stromtransformators 21 mit einer Stärke, die durch ein vorbestimmtes Stromtransformationsverhältnis festgelegt ist, induziert.
Der Sekundärstrom wird durch die Gleichrichterschaltung 30 gleichgerichtet, so daß er ein in eine Richtung gerichteter Strom wird. Der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung 30 läuft durch die Stromversorgungsschaltung 500 und das stromabtastende resistive Element 40 und kehrt zu der Gleichrichterschaltung 30 zurück. Zu dieser Zeit fließt ein Vollwellengleichrichtungsstrom, der dem Laststrom in der Wechselstromleitung 11 entspricht, durch die Stromversorgungsschaltung 500 und das stromabtastende resistive Element 40.
Wenn der gleichgerichtete Strom durch die Stromversorgungsschaltung 500 fließt, erzeugt die Stromschaltung Spannungen + V, Vref, V&sub0; und -V an seinen Ausgangsanschlüssen 5a, 5b, 5c und 5d. Die Spannungen +V, Vref und -V sind auf die Spannung V&sub0; an dem mittleren Ausgangsanschluß 5c bezogen, der wie in Figur 2 gezeigt geerdet ist. Die Ausgangsspannung + V an dem Ausgangsanschluß 5a kann einen Welligkeitsanteil enthalten. Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung +V und der Ausgangsspannung Vref ist wie folgt: (+V) > (Vref).
Der Ausgang der Stromversorgungsschaltung 500 wird an den blockierenden Schaltkreis 50 angelegt, der den Vergleicher 53 mit einer vorbestimmten Hysterese enthält. Wenn die Ausgangsspannung +V größer als das AN- Niveau, wie in Figur 3 angedeutet, wird, wird der Ausgangsschalter 55 geschlossen. Wenn andererseits die Ausgangsspannung +V kleiner als das AUS-Niveau wird, wird der Ausgangsschalter 55 geöffnet.
Die Differenz zwischen dem AN-Niveau und dem AUS-Niveau ist so gewählt, daß sie größer als der Welligkeitsanteil in der Ausgangsspannung +V ist, so daß der Ausgangsschalter 55 daran gehindert wird, aufgrund der Gegenwart des Welligkeitsanteils wiederholtermaßen geschlossen und geöffnet zu werden.
Mit anderen Worten schließt nur dann, wenn die Ausgangsspannung +V größer als ein vorgeschriebener Wert ist, der Ausgang V ref wirklich stabil ist und die Ausgangsspannung -V einen vorgeschriebenen Wert hat, die blockierende Schaltung 50 den Ausgangsschalter 55.
Der Differentialverstärkerschaltung 60 wird Strom durch die Stromversorgungsschaltung 500 zugeführt. Die Eingangsspannungen der Verstärkerschaltung 60 werden durch das stromabtastende resistive Element 40 eingespeist. Die Spannungsverstärkung A der Verstärkerschaltung 60 erhält man wie folgt, wie man aus Figur 4 erkennt:
Verstärkung A = (VAUS/VEIN) = (RAUS/REIN)
Man erhält die Ausgangsspannungscharakteristik B wie in Figur 5 gezeigt.
Um die Differentialverstärkerschaltung 60 richtig zu betreiben, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
Die Bedingungen werden anhand von Ersatzschaltungen der Stromversorgungsschaltung 500 und der Differentialverstärkerschaltung 60 wie in Figur 4 gezeigt erklärt. Damit die Schaltung 60 als Differentialverstärker arbeiten kann, sollten die Eingangsspannungen V&sub1;, V&sub2; der Operationsverstärkerschaltung 60 bei Werten zwischen den Ausgangsspannungen +V und -V der Stromversorgungsschaltung 500 (vgl. Figur 6) liegen.
Die Werte des resistiven Eingangselements REIN und des resistiven Ausgangselements RAUS für die Differentialverstärkerschaltung 60 sind so eingestellt, daß sie die oben genannten Bedingungen erfüllen. Wenn der Ausgang der Differentialverstärkerschaltung 60 über einen vorbestimmten Strombereich hinausgeht, erzeugt die Vergleicherschaltung 70 ein Ausgangssignal.
Der Ausgang der Vergleicherschaltung 70 ist mit dem Eingang des Schaltkreises 121 verbunden, so daß er in der Lage ist, diesen über den Ausgangsschalter 55 des Schaltvorgangverhinderungskreises 50 zu triggern, so daß der Schaltkreis 121 geschlossen wird und das lichtaussendende Element 81 Licht aussendet.
Es gibt den Fall, daß der durch die Wechselstromleitung 11 fließende Strom nur 10% bis 20% des Nennstroms beträgt und die Ausgangsspannung der Stomversorgungsschaltung 500 nicht ausreicht, um die Vergleicherschaltung 70 richtig zu betreiben. Um zu verhindern, daß die Vergleicherschaltung 70 in diesem Fall einen nicht ordnungsgemäßen Ausgang liefert, wird der Ausgangsschalter 55 des Schaltvorgangverhinderungskreises 50 geöffnet, so daß der Schaltkreis 121 daran gehindert wird, sich zu schließen.
Eine andere Ausführungsform des Stromfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Figur 7 erklärt. In der Ausführungsform wird ein Summer 83 anstelle des lichtaussenden Elements 81 verwendet. Er wird durch eine andere Steuerstromquelle 84 getrieben. Der Summer wird über ein Festkörperrelais 82 betätigt, um einen Benutzer zu warnen. Es ist wünschenswert, daß der Summer summt, wenn der durch die Wechselstromleitung 11 fließende Strom oberhalb eines vorbestimmten Niveaus ist, das zum Beispiel in der Nähe des Nennstroms liegt.
Hinsichtlich der Ausführungsformen wurde die Erläuterung von Fällen, in denen die vorliegende Erfindung auf einen Stromfühler für die Wechselstromleitung 11 angewendet wurde, zu Zwecken der Klarheit gegeben. Die vorliegende Erfindung kann auf einen Stromfühler für eine Gleichstromleitung angewendet werden.
Wie erklärt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Stromversorgungsschaltung in Reihe mit dem stromabtastenden resistiven Element geschaltet. Der gesamte Strom, der durch die Stromversorgungsschaltung fließt, fließt durch das stromabtastende resistive Element, um zu verhindern, daß ein Fehler in der Stromdetektion hervorgerufen wird. Im Ergebnis kann eine größere Genauigkeit bei der Detektion des Stromniveaus erreicht werden.
Zusätzlich ist der Schaltvorgangverhinderungskreis vorgesehen. Als Folge davon kann dann, wenn der durch die Stromversorgungsschaltung fließende Strom zu klein ist, verhindert werden, daß der Stromfühler versagt.
Es werden nun weitere Ausführungs formen erläutert, in denen der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Überlastschalter verwendet wird.
Figur 8 ist das Schaltdiagramm einer Ausführungsform, bei der der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Überlastschalter verwendet wird.
In Figur 8 ist der Leitungsanschluß 101 mit einer Dreiphasen-Stromversorgung verbunden. Der Leitungsanschluß 101 ist mit dem Lastanschluß 301 über einen Auslösekontakt 201 verbunden.
Die Steuerschaltung besteht aus einer Zeitgeberschaltung 90. Die Zeitgeberschaltung 90 enthält eine instantane Auslöseschaltung, eine Auslöseschaltung mit kurzer Zeitverzögerung und einer Auslöseschaltung mit langer Zeitverzögerung, wie dies bekannt, aber nicht gezeigt ist. Die Ausgangsanschlüsse der Auslöseschaltungen sind paralell zueinander geschaltet, so daß sie den Ausgangsanschluß 90a der Zeitgeberschaltung 90 bilden.
Eine elektromagnetische Auslösespule 80 ist mit einem Ende an dem positiven Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 30 verbunden. Die elektromagnetische Auslösespule 80 ist mit dem anderen Ende in Reihe mit einem Ende eines ersten Schaltkreises 120 geschaltet. Das andere Ende des Schaltkreises 120 ist mit dem negativen Anschluß 5d der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden. Die elektromagnetische Spule 80 ist mechanisch mit dem Auslösekontakt 201 über eine Auslöseeinrichtung 100 verbunden, so daß der Auslösekontakt 201 geöffnet wird, wenn der erste Schaltkreis 120 geschlossen wird.
Ein zweiter Schaltkreis 121 ist an einem Ende in Reihe mit einem Ende des lichtaussendenden Elements 81 geschaltet, dessen anderes Ende mit dem positven Ausgangsanschluß 5a der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden ist. Der zweite Schaltkreis 121 ist mit seinem anderen Ende mit dem negativen Anschluß 5d der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden.
Das lichtemittierende Element 81 ist so beschaffen, daß es Licht aussendet, wenn der Schaltkreis 121 geschlossen ist.
Der Schaltvorgangverhinderungskreis 50 besitzt Ausgangsschalter 54 und 55, die in Leitungen angeordnet sind, welche die Ausgangsanschlüsse 90a und 90b der Zeitgeberschaltung 70 jeweils mit den Eingängen des ersten und zweiten Schaltkreises 120 bzw. 121 verbinden. Wenn die Ausgangsschalter 54 und 55 geschlossen sind, können der erste und der zweite Schaltkreis 120 bzw. 121 jeweils geschlossen werden.
Weitere Bestandteile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, die in Figur 1 verwendet wurden. Die Erläuterung dieser Elemente wird aus Gründen der Klarheit weggelassen.
Figur 9 ist eine Ausführungsform der Stromversorgungsschaltung 500. In Figur 9 ist dargestellt, daß die Stromversorgungsschaltung eine Impedanzschaltung 501 enthält, welche den Betrieb der elektromagnetischen Auslösespule 80 erleichtert. Bei der Impedanzschaltung 501 ist die Kombination eines resistiven Elements R&sub4; mit einem resistiven Element R&sub5; in Reihe mit den Kollektor eines Transistors Tr1 verbunden und die Verbindung zwischen den resistiven Elementen R&sub4; und R&sub5; ist mit der Basis des Transistors Tr1 über ein resistives Element R&sub6; verbunden. Die Verbindung zwischen den resistiven Elementen R&sub4; und R&sub5; ist weiterhin mit dem Emitter des Transistors Tr1 über eine Zener-Diode ZD&sub1; verbunden.
In Reihe mit der Impedanzschaltung 501 ist das spannungsbegrenzende Element 502, etwa eine Zener-Diode, geschaltet. Die Diode 503 ist an ihrer Anode mit der Verbindung zwischen der Impedanzschaltung 501 und dem spannungsbegrenzenden Element 502 verbunden. Der Glättungskondensator 504 ist zwischen die Kathode der Diode 503 und den negativen Anschluß 5d der Stromversorgungsschaltung 500 geschaltet. Die Kathode der Diode 503 ist weiterhin mit dem positiven Anschluß 5a der Stromversorgungsschaltung 500 verbunden.
Andere Bestandteile der Stromversorgungsschaltung sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, die in Figur 2 verwendet wurden. Die Erläuterung dieser Elemente wird aus Gründen der Klarheit weggelassen.
Der Betrieb des Überlastschalters mit dem Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun erklärt.
Wenn ein Strom durch die Wechselstromleitung 11 wie bei der ersten Ausführungsform fließt, erzeugt der Differentialverstärker 60 einen Ausgang wie in Figur 10 gezeigt. Der Schaltvorgangverhinderungskreis 50 unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform darin, daß er den Schließvorgang sowohl des ersten als auch des zweiten Ausgangsschalters 54 bzw. 55 verhindern kann. Wenn der Ausgang des Differentialverstärkers 60 über den Strombereich des instantanen Auslösens, den Strombereich des Auslösens mit kurzer Zeitverzögerung oder den Strombereich des Auslösens mit langer Zeitverzögerung wie in Figur 11 gezeigt hinausgeht, erzeugt der Ausgangsanschluß 90a der Zeitgeberschaltung 90 entsprechende Ausgangssignale.
Zusätzlich enthält die Zeitgeberschaltung 90 einen Vergleicher (nicht gezeigt), welcher einen Ausgang an dem Ausgangsanschluß 90b erzeugt, wenn der detektierte Strom jenseits einer vorbestimmten Schwelle liegt.
Wenn die Ausgangsanschlüsse 90a bzw. 90b der Zeitgeberschaltung 90 den Eingang der Schaltkreise 120 bzw. 121 über die Ausgangsschalter 54 bzw. 55 des Schaltvorgangverhinderungskreises 50 triggern, werden die Schaltkreise geschlossen, um die elektromagnetische Auslösevorrichtung 80 mit Energie zu versorgen. Der Umstand, daß der Laststrom jenseits des vorbestimmten Niveaus liegt, ist durch die Lichtemission des lichtaussendenden Elements 81 erkennbar, welche durch das Schließen des Schaltkreises 121 gegeben ist. Wenn die elektromagnetische Auslösevorrichtung 80 aktiviert ist, wird der Auslösekontakt 201 geöffnet, um einen Fehlerstrom abzuschneiden. Die charakteristische Auslösekurve ist in Figur 11 gezeigt.
Wenn der in dem Auslösekontakt 201 fließende Strom nur 10 % - 20 % des Nennstroms beträgt, reicht die Ausgangsspannung der Versorgungsschaltung 500 nicht aus, um die Zeitgeberschaltung 90 richtig zu betreiben. Um zu verhindern, daß die Zeitgeberschaltung in diesem Fall fehlerhaft funktioniert, bleiben die Ausgangsschalter 54 und 55 des Schaltvorgangverhinderungskreises 50 offen, um das Schließen der Schaltkreise 120 und 121 zu verhindern.
Eine andere Ausführungsform, bei der der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Überlastschalter verwendet wird, wird mit Bezug auf Figur 12 erläutert. Bei dieser Ausführungsform wird der Summer 83 anstelle des lichtaussendenden Elements 81 wie bei der zweiten Ausführungsform des Stromfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Summer 83 wird durch die Steuerstromquelle 84 über das Festkörperrelais 82 betrieben. Es ist wünschenswert, daß das Festkörperrelais so eingestellt ist, daß der Summer aktiviert wird, wenn der durch das Auslöseschütz 201 fließende Strom jenseits eines vorbestimmten Werts liegt, der in der Nähe des Nennstroms liegt.
Hinsichtlich der dritten und vierten Ausführungsform wurde der Fall, daß der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Überlastschalter zum Unterbrechen einer Einphasen-Wechselstromleitung 11 eingesetzt wird, aus Gründen der Klarheit erläutert. Der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch bei Überlastschaltern zum Unterbrechen einer Mehrphasen-Wechselstromleitung verwendet werden.
Wie erläutert, kann der Stromfühler gemäß der vorliegenden Erfindung eine größere Genauigkeit in der Auslösecharakteristik bieten und die Sicherheit der Auslösecharakteristik wirtschaftlich vergrößern.

Claims

1. Stromfühler, welcher eine Spannungs-Stromversorgungsschaltung (500), in die ein in eine Richtung fließender Strom eingespeist wird und die verschiedene Potentiale abgibt, ein stronempfindliches, resistives Element (40), das in Reihe mit der Stromversorgungsschaltung (500) geschaltet ist, einen Differentialverstärkerkreis (60), der mit Energie von dem Ausgang des Stromversorgungskreises (500) versorgt wird und den Spannungsabfall über dem stromempfindlichen resistiven Element (40), der proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, in ein Ausgangssignal umwandelt, einen Schaltkreis (121) und einen Steuerstromkreis (70) umfaßt, der mit Energie von der Stromversorgungsschaltung (500) versorgt wird und das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises (60) empfängt, welches proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, um den Schließvorgang des Schaltkreises (121) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs- Stromversorgung (500) eine Stromversorgungschaltung mit konstanter Gleichspannung ist und ein positives Potential, ein mittleres Potential und ein negatives Potential jeweils an einen positiven Ausgangsanschluß (5a), einem mittleren Ausgangsanschluß (5c) und einem negativen Ausgangsanschluß (5d) abgibt, daß das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises auf das mittlere Potential zwischen dem positiven Potential und dem negativen Potential der Ausgänge der Stromversorgungsschaltung gestützt ist, und daß der Stromfühler weiterhin eine Signaleinrichtung (81), die durch das Schliefen des Schaltkreises (121) aktiviert wird, so daß Licht ausgestrahlt wird oder ein Warnton erzeugt wird, und einen Schaltvorgangverhinderungskreis (50) umfaßt, der so geschaltet ist, daß er den Schaltkreis (121) daran hindert, geschlossen zu werden, wenn die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung (500) nicht ausreicht, um den Differentialverstärker (60) oder den Steuerkreis (70) richtig zu betreiben.

2. Stromfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (70) ein Vergleichskreis ist, der mit Energie von der Stromversorgungsschaltung (500) versorgt wird und der die Ausgangsspannung des Differentialverstärkerkreises (60), die proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, mit einer Referenzspannung vergleicht.

3. Stromfühler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Transformator (21) zum Detektieren des Stroms, der durch eine Wechselstromleitung (11) fließt, und durch eine Gleichrichterschaltung (30), die mit der Sekundärwicklung des Transformators (21) verbunden ist, um den sekundären Wechselstrom des Transformators (21) in den besagten in eine Richtung gerichteten Strom umzuwandeln, wobei die Stromversorgungsschaltung und das stromempfindliche resistive Element (40) zwischen die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung (30) geschaltet sind.

4. Stromfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollkreis (70) eine Zeitgeberschaltung ist, die mit Energie von der Stromversorgungsschaltung (500) versorgt wird und die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises (60) empfängt, das proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, und vorbestimmte Zeitverzögerungen erzeugt, die von der Stärke des in eine Richtung gerichteten Stroms abhängen.

5. Überlastschalter, welcher einen Schaltkontakt (201) der in eine Wechselstromleitung (11) eingefügt ist, und einen Stromfühler zum Öffnen des Schaltkontakts enthält, wobei der Stromfühler umfaßt:

- einen Transformator (21) zum Detektieren eines Stroms, der durch den Schaltkontakt (201) fließt,

- eine Gleichrichterschaltung (30), die mit der Sekundärwicklung des Transformators (21) verbunden ist, um den sekundären Wechselstrom des Transformators (21) in einen in eine Richtung gerichteten Strom umzuwandeln,

- eine Spannungs-Stromversorgungsschaltung (500), die zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung (30) geschaltet ist und verschiedene Potentiale abgibt,

- ein stromempfindliches resistives Element (40), das in Reihe mit der Stromversorgungsschaltung (500) zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung (30) geschaltet ist,

- einen Differentialverstärkerkreis (60), der mit Energie von dem Ausgang der Stromversorgungsschaltung (500) versorgt wird und der den Spannungsabfall über dem stromempfindlichen resistiven Element (40), der proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, in ein Ausgangssignal umwandelt,

- einen Zeitgeberkreis (90), der mit Energie von der Stromversorgungsschaltung (500) versorgt wird, und der so geschaltet ist, daß er das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises (60) empfängt das proportional zu dem in eine Richtung gerichteten Strom ist, und vorbestimmte Zeitverzögerungen erzeugt die von der Stärke des in eine Richtung gerichteten Stroms abhängen,

- einen ersten Schaltkreis (120), der von einem Ausgang des Zeitgeberkreises (90) geschlossen wird,

- eine elektromagnetische Auslösespule (80), die mit dem ersten Schaltkreis (120) in Reihe geschaltet ist, wobei die Reihenschaltung der Auslösespule (80) und des ersten Schaltkreises (120) zwischen der Verbindung der Gleichrichterschaltung (30) mit der Stromversorgungsschaltung (500) und der Verbindung der Stromversorgungsschaltung (500) mit dem stromempfindlichen resistiven Element (40) geschaltet ist,

- eine Auslöseeinrichtung (100), die durch die elektromagnetische Auslösespule (80) getrieben wird, wenn diese aufgrund des Schließens des ersten Schaltkreises (120) erregt ist, so daß der Schaltkontakt (201) geöffnet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs- Stromversorgungsschaltung (500) eine Stromversorgungsschaltung mit konstanter Gleichspannung ist und ein positives Potential, ein mittleres Potential und ein negatives Potential jeweils an einem positiven Ausgangsanschluß (5a), einem mittleren Ausgangsanschluß (5c) und einem negativen Ausgangsanschluß (5d) als Ausgang hat, daß das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises (60) auf das mittlere Potential zwischen dem positiven Potential und dem negativen Potential des Ausgangs der Stromversorgungsschaltung (500) gestützt ist und daß der Stromfühler weiterhin einen zweiten Schaltkreis (121), der durch einen Ausgang des Zeitgeberkreises (90) geschlossen wird, einen Schaltvorgangverhinderungskreis (50), der so geschaltet ist, daß er den ersten und den zweiten Schaltkreis (120,121) daran hindert, geschlossen zu werden, wenn die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Versorgungsschaltung (500) nicht ausreicht, um den Differentialverstärker (60) und den Zeitgeberkreis (90) richtig zu betreiben, und eine Signaleinrichtung (81) umfaßt, die durch das Schließen des zweiten Schaltkreises (121) getrieben wird, so daß sie Licht abstrahlt oder einen Warnton erzeugt.