DE9406446U1 - Ansteuerbaustein zur Ansteuerung eines Schützes - Google Patents

Description

94 G 3 1 8 5

Beschreibung

Ansteuerbaustein zur Ansteuerung eines Schützes

Die Erfindung betrifft einen Ansteuerbaustein zur Ansteuerung eines Schützes mit einem Anzugsstrom konstanten Mittelwertes.

Schütze sind Fernschalter mit einem elektromagnetischen Antrieb. Man unterscheidet einen Steuerkreis des Schützes mit einer Schützspule und einen zu schaltenden Lastkreis des Schützes mit den angeschlossenen Verbrauchern. Sobald ein hinreichender Anzugsstrom durch die Schützspule fließt, zieht das Schütz an und schaltet die im Lastkreis angeschlossenen Verbraucher. Um das Schütz angezogen zu halten, muß ein Haltestrom durch die Schützspule fließen. Nach Abschalten dieses Haltestroms fällt das Schütz ab. Die in der Schützspule gespeicherte Energie wird in einem Freilaufzweig abgebaut .

0 Aus der DE-OS 40 03 179 ist es bekannt, einen Feldeffekttransitor im Steuerkreis des Schützes anzuordnen, der den Anzugsstrom des Schützspule schaltet. Parallel zur Schützspule ist als Freilaufzweig eine Freilaufdiode vorgesehen.

5 Aus der DE-OS 37 33 091 ist es bekannt, in dem zur Schützspule parallelen Freilaufzweig zusätzlich zur Freilaufdiode einen Freilaufschalter vorzusehen, der von einer Steuerstufe angesteuert wird. Es ist weiterhin aus der DE-OS 37 33 091 bekannt, einen Meßwiderstand im Steuerkreis des Schützes vor-0 zusehen, wobei der Spannungsabfall an diesem Meßwiderstand ein Maß für den im Steuerkreis fließenden Steuerstrom ist. Dieser Spannungabfall wird an einem Komparator mit einem von einem Spannungsteiler vorgegebenen Wert verglichen. Das Teilerverhältnis des Spannungsteilers wird durch einen Potentiometerwiderstand eingestellt. Das Ausgangssignal des Komparators wird über eine Logik einem im Steuerkreis des Schützes

94 G 3 1 8 5

angeordneten Schaltelement zugeleitet. Das Schaltelement schaltet den Steuerstrom des Schützes.

Die genannten Offenlegungsschriften beschreiben jeweils Anordnungen und Verfahren, die zur Anszteuerung eines Schützes nur einer bestimmten Leistungsklasse geeignet sind.

Es ist ebenfalls bekannt, Schütze mit einer energiesparenden Sonderspule auszurüsten. Diese Spulen weisen höhere Windungszahlen auf, so daß mit einem deutlich reduzierten Anzugsstrom eine zum Anzug des Schützes hinreichende elektromagnetische Kraft erzeugt wird. Soll bei einem solchen Schütz die bisherige Schützspule gegen eine derartige Sonderspule ausgetauscht werden, muß zusätzlich ein entsprechender Ansteuerbaustein vorgesehen werden, da sich sowohl der Anzugsstrom als auch der Haltestrom des zu steuernden Schützes erheblich ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ansteuerbaustein zu schaffen, mit dem Schütze verschiedener Leistungsklassen angesteuert werden können und darüberhinaus wahlweise mit einer energiesparenden Sonderspule anstelle einer herkömmlichen Schützspule betrieben werden können.

5 Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mittels eines Ansteuerbausteins gemäß Anspruch 1. Der Mittelwert des Anzugstromes der Schützspule stellt sich gemäß dem Verhältnis der Ein- und Ausschsaltzeiten des mit der Schützspule in Reihe liegenden Schaltelementes ein. Das Schaltelement ist durch ein Aus-0 gangssignal des !Comparators gesteuert, dessen Schaltschwelle durch eine Referenzspannung so eingestellt ist, daß sie einem zur Ansteuerung der jeweiligen Schützspule geeigneten Mittelwert des Anzugsstromes entspricht.

Dadurch, daß der Ansteuerbaustein einen einstellbaren Spannungsteiler aufweist, kann eine dem Mittelwert des Anzugs-

94 G 3 1 &dgr; 5

• m *

stromes, bzw. eine der Leistungsklasse des jeweiligen Schützes entsprechende Referenzspannung eingestellt werden.

Nach Anspruch 3 ist der Spannungsteiler durch wenigstens einen zu einem Sekundärwiderstand parallelgeschalteten Sonderwiderstand erweitert. Diese wahlweise Beschaltung des Spannungsteilers erlaubt es, zusätzlich zu den Referenzspannungen eine weitere Sonderspannung auszuwählen, die dem wesentlich geringeren Anzugsstrom eines mit einer Sonderspule ausgestatteten Schützes entspricht.

Eine entsprechend reduzierte Sonderspannung läßt sich vorteilhaft dadurch erreichen, daß jedem Sekundärwiderstand wenigstens ein Sonderwiderstand parallel geschaltet ist und der Benutzer des Schützes diese Sonderwiderstände nach dem Einbau einer Sonderspule zuschalten kann, so daß unabhängig von der jeweiligen Einstellung des Spannungsteilers jeweils die richtige Sonderspannung zur Verfügung steht.

0 Als Schalteinrichtung zum Zuschalten dieser Sonderwiderstände werden bevorzugt elektronische Schaltelemente eingesetzt.

Gemäß Anspruch 6 muß der Benutzer nach dem Einbau einer Sonderspule lediglich ein entsprechendes Bedienelement auf der Bedienoberfläche des Ansteuerbausteins betätigen, um eine weiterhin fehlerfreie Ansteuerung des Schützes zu gewährleisten.

Dieses Bedienelement ist als Taster ausgebildet, der eine Kontaktbrücke öffnet oder schließt. Durch das Schließen der Kontaktbrücke erhalten die angeschlossenen Schalteinrichtungen einen Spannungsimpuls, durch den ein Schließen der Schaltstrecke der betreffenden Schalteinrichtungen bewirkt wird. Hierdurch werden die jeweils angeschlossenen Sonder-5 widerstände zu dem oder den auswählbaren Sekundärwiderständen parallel geschaltet.

94 G 3 \ S 5

Gemäß Anspruch 8 wird der Ansteuerbaustein vorteilhafterweise in Verbindung mit einem Schütz betrieben, das entweder eine energiesparende Sonderspule oder wenigstens die Möglichkeit zum nachträglichen Einbau einer derartigen Sonderspule aufweist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung

und

FIG 2 ein Detailschaltbild einer Sollwert-Einstelleinrichtung .

Der in FIG 1 gezeigte Steuerkreis 34 eines Schützes umfaßt einen Gleichrichterblock 7 als Steuerspannungsquelle und dazu in Reihe liegend eine Schützspule 1, ein Schaltelement 2 und einen Meßwiderstand 3. Der Meßwiderstand 3 ist mit einem ersten Eingang eines Komparators 24 verbunden, der mit seinem 0 Ausgang über ein Logikelement 8, das mittels einer Treiberstufe 2 6 an das Schaltelement 2 angeschlossen ist, mit dem Schaltelement 2 in Wirkverbindung steht. An einen zweiten Eingang des Komparators 24 ist eine als Spannungsteiler ausgebildete Sollwert-Einstelleinrichtung 25 angeschaltet. Das Logikelement 8 ist zusätzlich jeweils mit einem Signalausgang einer programmierbaren Steuereinrichtung 27 und einer mechanischen Betätigungseinrichtung 28 verbunden. Zusätzlich wird das Logikelement 8 von einer Spannungsformstufe 31 entweder direkt oder über eine Zeitsteuerungseinrichtung 32 mit einem daran angeschlossenen Pulsweitenmodulator 33 angesteuert.

Der Gleichrichterblock 7 enthält eine erste Doppelweggleichrichter 71, an den Steuerkreis 34 angeschlossen ist und einen zweiten Doppelweggleichrichter 72, der einen Versorgungskreis für eine Spannungs formerstufe 31 und eine Freilaufsteuerung 3 0 speist. Ferner liegt in diesem Versorgungskreis eine Span-

94 G 3 1 &dgr; 5

nungsversorgungseinrichtung 29, die die Betriebsspannung für Verbraucher der Schaltungsanordnung liefert, die nicht unmittelbar von dem Gleichrichterblock 7 gespeist werden.

An die Schützspule 1 ist ein Freilaufzweig 4 angeschlossen. In diesem Freilauf zweig 4 sind ein Freilaufschaltelement 18 und eine Freilaufdiode 17 in Reihe angeordnet. An dem Steuereingang des Freilaufschaltelementes 18 ist die Freilaufsteuerung 30 angeschlossen. Die Freilaufsteuerung 30 steht mit der Spannungsformerstufe 31 in Signalverbindung.

FIG 2 zeigt ein Detailschaltbild zur Sollwert-Einstelleinrichtung 25.

Die Sollwert-Einstelleinrichtung 25 umfaßt einen Spannungsteiler 13, der aus einem Primärwiderstand 35 und mehreren jeweils über einen Drehkodierschalter 6 anwählbaren Sekundärwiderständen 36 besteht. Zu jedem Sekundärwiderstand 36 ist jeweils ein Sonderwiderstand 37 mittels eines elektronischen 0 Schalters 3 8 parallel schaltbar.

Die elektronischen Schalter 38 sind mit ihrem Steueranschluß jeweils über einen Begrenzungswiderstand 42 mit dem einen Pol einer Hilfsspannungsquelle 41 verbunden, deren anderer Pol an Masse liegt. An dem Verbindungspunkt der Steueranschlüsse mit dem Begrenzungswiderstand 42 ist ferner ein taster 3 9 mit seinem einen Anschlußkontakt 40 gelegt. Der andere Anschlußkontakt 42 des Tasters 39 liegt an Masse.

0 Im folgenden wird die durch den Ansteuerbaustein bewirkte Regelung des Anzugsstromes im einzelnen beschrieben. Sobald ein entsprechendes Steuersignal an den Gleichterblock 7 geschaltet wird, fließt im Steuerkreis 34 ein Steuerstrom. Das Schaltelement 2 ist zunächst eingeschaltet, so daß die Schützspule strombeaufschlagt wird und das Schütz anzieht. Der Mittelwert des Anzugsstromes wird im weiteren dadurch

G B \ 8 5

konstant gehalten, daß eine der Höhe dieses Mittelwertes proportionale Meßspannung an dem Meßwiderstand 3 abgegriffen und dem ersten Eingang des Komparators 24 zugeführt wird. An den zweiten Eingang des Komparators 24 wird durch die Sollwert-Einstelleinrichtung 2 5 eine Referenzspannung angelegt. Die Höhe dieser Referenzspannung ist mittels des durch den Drehkodierschalter 6 verstellbaren Spannungsteilers 13 einstellbar. Am Komparator 24 wird die Meßspannung des Meßwiderstandes 3 mit der am Spannungsteiler 13 eingestellten Referenzspannung verglichen. Durch die Höhe der Referenzspannung wird die Schaltschwelle des Komparators 24 vorgegeben. Die Höhe der Referenzspannung entspricht jeweils dem Mittelwert des Anzugsstromes der betreffenden Schützspule, die durch die Schaltungsanordnung zu steuern ist. Immer dann, wenn die Meßspannung größer oder gleich der Referenzspannung ist, steht am Ausgang des Komparators 24 ein Signal an, welches das Schaltelement 2 ausschaltet. Hierdurch ist der Stromfluß im Steuerkreis 34 unterbrochen. Die Meßspannung am Meßwiderstand 3 wird infolge dessen zu Null und damit kleiner als die eingestellte Referenzspannung. In der Folge verschwindet das Ausgangssignal des Komparators 24, so daß das Schaltelement 2 wieder leitend geschaltet wird. Hierdurch steht wieder eine Meßspannung am Meßwiderstand 3 an, so daß sich der vorher beschriebene Vorgang wiederholt. Es ergibt sich eine pulsierende Betätigung des Schaltelementes 2. Die Höhe des Mittelwertes des Anzugsstromes ergibt sich aus dem Verhältnis der Einschaltzeiten zu den Ausschaltzeiten des Schaltelementes 2. Dieses Verhältnis ist wiederum abhängig von der eingestellten Referenzspannung. Die Höhe des Mittelwertes des Anzugsstromes 0 im Steuerkreis 3 4 wird dabei von dem durch den Meßwiderstand 3, dem Komparator 24, dem Logikelement 8 und dem Schaltelement 2 gebildeten geschlossenen Regelkreis konstant gehalten. Der Soll-Istwert-Vergleich wird in dem Komparator 24 durchgeführt. Stellglied dieses Regelkreises ist das Schaltelement

94 8 3 1 8 5

Wenn der Benutzer dieses Schützes dessen Schützspule 1 durch eine energiesparende Sonderspule ersetzt, ist es erforderlich, zusätzlich zu den bisher auswählbaren Referenzspannungen eine weitere Sonderspannung auswählen zu können.
5

Dadurch, daß die Sonderspule einen niedrigreren Anzugsstrom benötigt, muß auch die Referenzspannung am Spannungsteiler 13 entsprechend eingestellt werden. Dies geschieht durch Betätigen des Tasters 39. Hierdurch erhalten die elektronischen Schaltelemente 38 einen Steuerimpuls. Die elektronischen Schalter 38 sind so ausgelegt, daß dieser Steuerimpuls zum Schließen der Schalter 38 führt. Infolgendessen wird den Sekundärwiderständen 36 jeweils ein Sonderwiderstand 37 parallel geschaltet. Somit sind über den Drehkodierschalter 6 auch für mit einer Sonderspule bestückte Schütze unterschiedlichen Leistungsklassen entsprechende Sonderspannungen auswählbar .

Mit dem beschriebenen Ansteuerbaustein können Schütze ver-0 schiedener Leistungsklassen angesteuert werden. Sollte nachträglich eine energiesparende Sonderspule von dem Benutzer für das anzusteuernde Schütz eingesetzt werden, kann er mit demselben Ansteuerbaustein den Betrieb weiterführen. Ein solcher Ansteuerbaustein kann insbesondere auf einer Hutschiene nachträglich vor ein bereits installiertes Schütz montiert werden. Das Schütz kann auch bereits herstellerseitig mit einem solchen Ansteuerbaustein versehen sein.

Für den Benutzer ergeben sich eine höhere Bedienungsfreundlichkeit sowie eine einfachere Wartung, dadurch, daß er nur noch einen Typ Ansteuerbaustein für unterschiedliche Schütze bedienen und warten muß.

Claims (8)

G 3 1 8 5 Schutzansprüche

1. Ansteuerbaustein zur Ansteuerung eines Schützes mit einem in seinem Mittelwert konstanten Anzugsstrom, welcher Ansteuerbaustein eine Schaltungsanordnung aufweist, bei der im Steuerkreis {34) des Schützes zu einer einstellbaren Steuerspannungsquelle ein steuerbares Schaltelement (2), ein Meßwiderstand (3) und die Schützspule (1) des Schützes in Reihe liegen, wobei eine an dem Meßwiderstand (3) abfallende Meßspannung einem ersten Eingang eines !Comparators (24) und eine, den Anzugsstrom des Schützes kennzeichnende Referenzspannung einem zweiten Eingang des Komparators {24) zugeführt sind und ferner das Schaltelement (2) durch ein Ausgangssignal des Komparators {24) gesteuert ist.

2. Ansteuerbaustein nach Anspruch 1, bei dem die an dem zweiten Eingang des Komparators (24) liegende Referenzspannung mittels eines Spannungsteilers (13), dessen Teilerverhältnis über einen Kodierschalter (6) veränderbar ist, 0 einstellbar ist und welcher Ansteurbaustein eine Schalteinrichtung (38) zur Einstellung wenigstens eines weiteren Teilerverhältnisses aufweist.

3. Ansteuerbaustein nach Anspruch 2, bei dem der Spannungsteiler (13) rein ohmsch ist und einen Primärwiderstand (35) aufweist, zu dem mittels eines Drehkodierschalters (6) jeweils einer von mehreren Sekundärwiderständen (36) in Reihe schaltbar ist, wobei mittels der Schalteinrichtung (38) zu wenigstens einem dieser Sekundärwiderstände (36) ein Sonderwiderstand (37) parallel schaltbar ist.

4. Ansteuerbaustein nach Anspruch 3, bei der mittels der Schalteinrichtung (38) zu jedem Sekundärwiderstand (36) jeweils ein Sonderwiderstand (37) parallel schaltbar ist.

94 G 3 1 8 5

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Schalteinrichtung (38) elektronische Schaltelemente umfaßt.

6. Ansteuerbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Bedienoberfläche, die ein Bedienelement (39) aufweist, das mit der Schalteinrichtung (38) in Wirkverbindung steht.

7. Ansteuerbaustein nach Anspruch 6, bei dem das Bedienelement (39) ein Taster ist.

8. Verwendung des Ansteuerbausteins sowohl für Schütze mit Wechselstromspulen unterschiedlicher Leistung als auch für Schütze mit energiesparenden Sonderspulen.