DE2447460A1 - Anordnung zum schutz von kontakten - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

P.G.A. Guittard et al 1 - 1

INTERNATIONAL STAiNiDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Anordnung zum Schutz von Kontakten

Die Anmeldung betrifft eine Anordnung zum Schutz von Kontakten in Betätigungskreisen für mehrere Relais.

Beim Abschalten induktiver Verbraucher tritt an den Kontakten eine erhebliche Überspannung auf und an den Kontaktstücken treten dann Verformungen auf. Diese Verformungen werden durch den beim öffnen des Kontaktes auftretenden Lichtbogen durch Abdrang hervorgerufen, der durch die Überspannung noch verstärkt wird.

Es ist schon bekannt, Kontakte zu schützen, die diesen Effekten unterworfen sind. In Anordnungen, die eine große Zahl von Relaisspulen und Relaiskontakten enthalten, ist es jedoch notwendig, einfache und billige Anordnungen zu verwenden, damit nicht Größe und Preis

3.10.1974

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der Anordnung zu stark ansteigt. Dieses trifft besonders auf Relaissysteme zu, die in Telefonanlagen verwendet werden. Man hat dort eine große Zahl von Schaltkreisen, von denen jeder eine Mehrzahl von Relais und damit auch eine große Zahl von Kontakten enthält.

Da die induktiven Elemente üblicherweise Relaisspulen sind, sind die Schutz anordnungen im allgemeinen diesen Spulen oder den sie steuernden Kontakten zugeordnet. Bei bekannten Anordnungen verwendet man z.B. einen Varistor parallel zur Spule oder ein RC-Glied parallel zu den zu schützenden Kontakten.

Da die verschiedenen Relais einer Schaltung üblicherweise nicht gleichzeitig gesteuert werden und da weiterhin bei der Entwicklung die Steuerbefehle und mögliche gleichzeitige Befehle geplant werden, besteht die Möglichkeit, daß eine Schutzeinrichtung für alle Steuerkontakte einer Mehrzahl von Relais in einer Schaltung verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der obengenannten Art zu schaffen, die nur wenig Aufwand fordert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand zwischen die beiden Pole der Speisespannung geschaltet wird, daß für jedes Relais eine Diode vorgesehen ist, deren einer Anschluß zwischen Relaisspule und dem benachbartesten Betätigungskontakt und deren anderer Anschluß gemeinsam mit den entsprechenden Anschlüssen der anderen Dioden an dem Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Widerstand angeschlossen ISt₁ und daß die Polung der Diode

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so gewählt wird, daß eine bei Abschaltung eines Relais auftretende Überspannung zum Kondensator abfließen kann.

Die Erfindung wird nun anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine Relaisschaltung, die mit der erfindungsgeraäßen Schutzanordnung ausgerüstet ist und

Fig.2 ein Diagramm, das die in verschiedenen Fällen auftretenden Überspannungen darstellt.

Die in Fig.l dargestellte Schaltung besteht aus einer Mehrzahl von Relais A, B...E...X, die über Kontakte bl, g, h, x, al, b2, f, a2, j, k gesteuert werden, die entweder zu diesen Relais gehören oder aber Bestandteil einer Taste sind.

Ein Anschluß jeder Relaisspule ist sowohl mit der Kathode einer Diode D der Schutzvorrichtung als auch mit einer Feder des dem Relais am nächsten liegenden Kontaktes der steuernden Kontaktkefete verbunden. Der Anschluß der Spule des Relais A, der nicht mit dem Potential -V verbunden ist) ist mit der Kathode der Diode DA und der Kontaktfeder des Kontaktes bl verbunden, die nicht mit dem Rest der Kontaktkette h,g verbunden ist.

Die Anoden der Dioden D sind mit dem Verbindungspunkt M einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R von einem Kondensator C verbunden. Der Widerstand ist hochohmig und an das negative Potential -V geschaltet,und der Kondensator

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liegt an Masse. Für die Beschreibung wird jetzt angenommen, daß bei der Betätigung eines Kontaktes keine Kontakt prellungen auftreten. Wenn z.B. das Relais B gespeist wird, nachdem der Kontakt χ geschlossen hat, liegt Massepotential an der Kathode der entsprechenden Diode DB und sperrt diese Diode, deren Anode immer an einem negativen Potential liegt. Der RC-Kreis ist somit von der Relaiskette isoliert. Beim Schließen eines induktiv belasteten Kreises addiert sich der durch die Induktivität erzeugte Spannungsabfall zu dem durch den Widerstand erzeugten Spannungsabfall und man erhält einen langsam ansteigenden Strom während der Übergangsperiode, die dem Schließen.: des Kontaktes χ folgt. Der Kontakt χ braucht deshalb zu diesem Zeitpunkt keinen besonderen Schutz. Das Gleiche gilt auch während der Betätigungszeit des Relais.

Für die Beschreibung wird jetzt zuerst angenommen, daß die Diode DB nicht angeschlossen ist. Wenn jetzt der Kontakt χ öffnet und das Relais B abschaltet, erhält man nach dem Gesetz von Lenz eine überspannung, die entgegengesetzt zur Änderung des Stroraflusses in der Spule ist. Diese überspannung ist in der Kurve 2a in Fig.2 dargestellt. Diese überspannung, deren Maximalwert größer als die Speisespannung V ist, entsteht aus der induktiven Energie, die vorher in der Spule gespeichert wurde. Während des öffnen des Kontaktes entsteht dann ein Lichtb/ogen zwischen den Kontakten, schlange die Federn noch nahe beeinander sind,und die Kontaktstücke werden abgenutzt.

Wenn jedoch das Relais B während des öffnen des Kontaktes χ mit der Diode DB verbunden is.t, wird das Potential am

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Punkt Y stark negativ, d.h. negativer als das Potential am Punkt M. Dann wird die Diode DB leitend und schaltet den Kondensator G parallel zum Kontakt x. Der Kondensator nimmt dann den größten Teil der in der Spule gespeicherten Energie auf. Der Kontakt χ wird also durch die Aufladung des Kondensators C gegen die überspannung geschützt,und man erhält den in der Kurve 2b dargestellten Spannungsverlauf«, Die Überspannung ist um so geringer,je größer die Kapazität des Kondensators ist. Bedingt durch die Diode D,wird der Kondensator C nur bei Spannungswerten wirksam, die negativer als -V sind. Bei den bekannten Anordnungen, bei denen ein RC-Glied paralH. zum Kontakt gelegt wird, tritt diese Schwelle nicht auf, und man erhält einen Spannungsverlauf, wie er in Kurve 2c dargestellt ist. Die Schutzwirkung dieser Anordnung unterscheidet sich noch in zwei wesentlichen Merkmalen von den bekannten RC-Gliedern:

die Kapazität kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung erheblich größer sein,und

es liegt kein Widerstand in Reihe, wenn der Kondensator aufgeladen wird.

Da es die Aufladung des Kondensators C ist, die die Überspannung an dem sich öffnenden Kontaktes vermindert, ist es notwendig, den Kondensator C zu entladen. Für diesen. Zweck ist der Widerstand R vorgesehen.

Wegen dem gegenüber den bekannten Anordnungen sehr geringen Spitzenwert der überspannung, den man mit der Anordnung gemäß der Erfindung erreicht, ist es möglich, eine große Zahl von Relaisspulen mit Hilfe der gleichen Anordnung

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zu schützen, auch für den Fall, daß mehrere Kontakte gleichzeitig öffnen. Es ist so z.B. möglich, die Relais A, B, E, X für den Fall zu schützen, daß ihre Steuerkontakte gleichzeitig öffnen. Bedingt durch die große Kapazität des Kon~ densators und des Fehlen eines Widerstandes im Ladekreis des Kondensators, erhält man auch in diesem Fall eine niedrigere Spitzenspannung als bei den. bekannten Anordnungen. Bei den meisten Schaltungen fallen die ReMs auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb des Betriebsablaufs ab/ und es ist deshalb möglich,eine große Zahl von Relais mit dieser Schutzanordnung zu schützen und, wenn es notwendig ist, für einige Sonderfälle getrennte Schutzvorrichtungen vorzusehen.

Für die Beschreibung ist bisher angenommen worden, daß beim Schließen der Kontakte keine Kontaktprellungen auftreten. Diese Annahme gilt aber nicht für die üblicherweise verwendeten Kontaktfedern. Bei jeder Kontaktprellung hat man eine geringe öffnung des Kontaktes und damit auch eine Überspannung und einen Verschleiß.

Mit der erfindungsgemäßen Schutzanordnung erhält man einen Schutz für Überspannungen, die größer als -V sind/und auch keine Vergrößerung des Stromes über den Kontakt beim Schließen, da sich der Kondensator C wegen der Diode D nicht über den Kontakt entladen kann.

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Claims (5)

1. P.G.A.
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   Patentanspruch
3. Anordnung zum Schutz von Kontakten in Betatigungskreisen für mehrere Relais, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (C) und einem Widerstand (R) zwischen die beiden Pole der Speisespannung geschaltet wird, daß für jedes Relais (A) eine Diode (DA) vorgesehen ist, deren einer Anschluß zwischen Relaisspule und dem benachbartesten Betätigungskontakt (bl) und deren anderer Anschluß gemeinsam mit den entsprechenden Anschlüssen der anderen Dioden an dem Verbindungspunkt (M) zwischen Kondensator und Widerstand angeschlossen ist, und daß die Polung der Diode so gewählt wird, daß eine bei Abschaltung eines Relais auftretende überspannung zum Kondensator abfließen kann.
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