DE3232864A1

DE3232864A1 - Wechselstromschaltkreis zur lichtbogenunterdrueckung

Info

Publication number: DE3232864A1
Application number: DE19823232864
Authority: DE
Inventors: Hideki Osaka Fukuzono; Masato Shijonawate Osaka Kobayashi; Hiromi Takatsuki Osaka Nishimura
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1983-03-24
Also published as: IT1154344B; DE3232864C2; US4462057A; JPS5842111A; IT8249065A0; FR2519800B1; FR2519800A1; GB2106340B; GB2106340A; CA1184287A

Description

PRINZ, BUNKE & PARTNER

*5 ζ. O £. Q Q l\ Patentanwälte · Eu^opiaan·" Patent -Attorneys

München *--" -- Stuttgart "-*"

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD. 2. September 1982

1048, Oaza-Kadoma

Kadoma-shi

Osaka 571 / Japan

Unser Zeichen: M 1555

Wechselstromschaltkreis zur Lichtbogenunterdrückung

Die Erfindung betrifft einen Wechselstromschaltkreis, der zwischen eine Wechselstromquelle und einen Lastkreis eingefügt wird und die Erzeugung eines Lichtbogens zwisehen den Kontakten beim Öffnen und Schließen derselben verhindert.

Derartige Wechselstromschaltkreise sind z.B. in der DE-PS 1 161 618 beschrieben. Sie sind jedoch aus den im folgenden erläuterten Gründen noch nicht zufriedenstellend. Bei den bekannten Wechselstromschaltkreisen ist ein erster Relaisschalter in Reihe mit einer Wechselstromquelle und der Last geschaltet, eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem zweiten Relaisschalter ist parallel zu dem ersten Relaisschalter angeordnet, und die beiden Relaisschalter werden durch ein weiteres Relais geöffnet oder geschlossen, das durch ein Flip-Flop angesteuert wird. Es ist jedoch schwierig, das Öffnen und

HD/Ma

Schließen der beiden Relaisschalter mit der richtigen zeitlichen Lage zu steuern. Insbesondere wird das zweite Relais während jedes negativen Halbzyklus des Wechselstromes geschlossen, um eine positive Spannung an die Diode anzulegen und auf diese Weise die Lichtbogenerzeugung an dem zweiten Relaisschalter zu verhindern, während der erste Relaisschalter während jeder positiven Halbwelle des Wechselstromes geschlossen wird, wodurch bei dessen Schließen ebenso eine Lichtbogenerzeugung verhindert wird, weil dasselbe Potential wie an der Diode vorhanden ist. Ferner wird der erste Relaisschalter während der positiven Halbwelle des Wechselstromes geöffnet, während der zweite Relaisschalter während der negativen Halbwelle geöffnet wird, um eine Lichtbogenerzeugung zu verhindern. Dabei ist jedoch nachteilig, daß das Öffnen und Schließen dieser Relaisschalter mit hoher zeitlicher Genauigkeit erfolgen muß. Ferner tritt die Schwierigkeit auf, daß bei Verwendung von einrastenden Relais, wenn nach einer Unterbrechung Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle wieder geliefert wird, die Relais zunächst wieder gesetzt werden müssen und anschließend der Zustand des Flip-Flops festgestellt werden muß, was die Schaltungsanordnung relativ kompliziert macht.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Wechselstromschaltkreises, der automatisch die Erzeugung eines Lichtbogens verhindert, wenn die Schalterkontakte geöffnet und geschlossen werden. Der Wechselstromschaltkreis soll ferner imstande sein, die Kontakte automatisch zu öffnen, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle wieder vorhanden ist. Ferner soll der Wechselstromschaltkreis erforderlichenfalls einen vorhergehenden Kontaktzustand beibehalten, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle wieder vorhanden ist. Eine Weiterbildung des Wechselstromschaltkreises soll imstande sein,

automatisch die Kontakte zu öffnen, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle wieder vorhanden ist, wobei automatisch verhindert werden soll, daß ein Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte geöffnet und geschlossen werden. Schließlich soll der erfindungsgemäße Wechselstromschaltkreis imstande sein, erforderlichenfalls die Kontakte in dem vorhergehenden Zustand zu halten, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle ] 0 wieder vorhanden ist, wobei automatisch verhindert wird, daß ein Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte geöffnet und geschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist insbesondere in den Patentansprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Figuren 1A bis 1C ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselstromschaltkreises, wobei die Figuren 1A und 1B aneinanderzufügen

sind, wie in Figur 1C gezeigt ist;

Figuren 2A und 2B Diagramme zum Erläutern der Kontakt-

öffnungs- und Schließvorgänge ohne jegliche Lichtbogenerzeugung bei dem

Schaltkreis nach Figur 1, wenn eine kontinuierliche Spannung aus einer Wechselstromquelle angelegt wird;

und
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Figuren 3Α und 3Β Diagramme zur Erläuterung der erzwungenen Kontaktöffnungs- und Schließvorgänge bei dem Schaltkreis nach Figur 1, wenn die Spannung aus ■ einer Gleichspannungsquelle nach einer

Unterbrechung wieder anliegt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Der erfindungsgeraäße Wechselstromschaltkreis ist imstande, verschiedene Funktionen unter den verschiedenen Bedingungen auszuführen, um die eingangs geschilderte Aufgabe der Erfindung zu lösen, und diese Funktionen werden nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

I. Kontaktöffnungs- und Schließvorgänge bei Spannung

aus einer stabilen Wechselstromquelle: 20

Eine Wechselstromquelle ACS legt über parallel geschaltete Relaiskontakte ryi und ry2 eine Spannung V_A„_S an einen Lastkreis LD an. Eine Diode D ist in Reihe mit

dem Relaiskontakt ry1 geschaltet, und die Primärwicklung eines Transformators TRS ist zu dem Relaiskontakt ra2 parallel geschaltet.

1) Schließen der Relaiskontakte ry1 und ry2;

Solange die Relaiskontakte ry1 und ry2 geöffnet sind, wird die Spannung V _nc an die Primärwicklung des Transformators TRS über den Lastkreis LD angelegt, wodurch eine Spannung V_n,-,, an der Sekundärwicklung des Transfor-

1 Ko

mators TRS entsteht, die durch eine Rechtecksignal-Formschaltung REC1 in eine Rechteckspannung V_n^.,., umgeformt wird. Die Spannung V_REC1 wird durch eine Differenzierschaltung DIF₁ in schmale Impulse PUL- umgeformt, zur

Detektion des geöffneten oder geschlossenen Zustandes der Relaiskontakte, und wird ferner durch eine Verzögerungsschaltung DL₁ in verzögerte Impulse PUL_1r._T umgeformt. Ferner ist ein Stromtransformator CTRS an der Verbindung zwischen dem Lastkreis LD und den Relaiskontakten ry1, ry2 angeordnet. Das Detektions-Ausgangssignal V

C1 Rb

dieses Stromtransformators CTRS ist im wesentlichen gleich Null, da der durch die Primärwicklung des Transformators TRS über den Lastkreis LD fließende Strom einen geringen Wert hat. Den Wert Null haben folglich auch das Ausgangssignal V_REC2 ^ei^ner weiteren Rechtecksignal-Formschaltung REC₂, weitere Kontaktzustand-Detektionsimpulse PUL₂ am Ausgang einer weiteren Differenzierschaltung DIF„ sowie die verzögerten Impulse PUL-^₁, die am Ausgang einer weiteren Verzögerungsschaltung DL„ abgegeben werden.

Wenn an einen Eingangsanschluß TRM₁ ein Befehl angelegt wird, die Relaiskontakte ry1 und ry2 zu schließen, wenn also ein Befehlssignal S^·.,^^,-, zum öffnen oder Schließen

UrJ(Jr r

der Relaiskontakte ry1 und ry2 auf hohem Pegel liegt, so gelangt ferner ein Signal auf hohen Pegel, das über einen Störsignalbegrenzer NOSL an einen Eingangsanschluß einer NAND-Schaltung NAND₁ angelegt wird (wobei dieses Signal praktisch als identisch mit dem Signal S angesehen werden kann und im folgenden als ebendieses Signal gezeichnet wird). Am Ausgang NAND-Schaltung NAND₁ ändert sich das Ausgangssignal entsprechend dem an ihren cinderen Eingcingsanschluß angelegten Signal. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das an einen Eingangsanschluß TRM₂ einer Rücksetzsignal-Generatorschaltung REST angelegte Signal eine Gleichspannung V . Folglich wird an den anderen Eingangsanschluß der NAND-Schaltung NAND₁ ein hochpegeliges Signal S₁ angelegt, wodurch ein Ausgangssignal S _A ₁ niedrigen Pegels erzeugt wird, wie im einzelnen noch später erläutert wird.

Eine AND-Schaltung AND. empfängt an einem Eingangsanschluß ein invertiertes Signal S . nach Invertierung des Signals S_NAND1 durch einen Inverter INV₁, während an den anderen Eingangsanschluß das Impulssignal PUL₁ angelegt ist; folglich erzeugt die Schaltung AND₁ ein Ausgangssignal ^S _AND1» ansprechend auf das Impulssignal PUL._D . Ferner empfängt eine AND-Schaltung AND_ an einem ersten ihrer drei Eingänge die verzögerten Impulse PUL_oriT während ihr zweiter Eingang ein weitere Ausgangssignal ^rfst2 ^aus ^^{em R}ü^cksetzsignal-Generator rest empfängt und der dritte Eingang ein invertiertes Signal S-erhält, welchletzteres durch Invertieren eines Signals ^SAND3 "*"^{n e}^^nem Inverter INV₂ erhalten wird, wobei das Signal ^s _ANDo das logische Produkt ist, das eine AND-Schaltung AND₀ aus dem Signal S_n^₀J₁₁₀ und einem weiteren Signal S_,„_omo der Rücksetzsignal-Generatorschaltung RST erzeugt. Das das Signal PUL„„._T auf niedrigem Pegel liegt, erzeugt die Schatung AND„ ein Ausgangssignal S „ niedrigen Pegels, während eine AND-Schaltung AND., welche die Signale ^S _NAND1 ^und ^and2 ^emPf^ⁿ5^ti ^eiⁿ Ausgangssignal S_AND4 niedrigen Pegels abgibt.

Das Signal S₃ wird an eine AND-Schaltung ANDr angelegt, die ferner das Impulssignal PUL_or._T empfängt; da dieses Signal PUL~_m auf niedrigem Pegel liegt, erzeugt die Schaltung AND₁. ein Ausgangssignal S _r auf niedrigem Pegel. Wie später erläutert wird, liegt das Signal

^SAND3 ^au^ niedrigem Pegel, weil eine Konstantspannung V an den Anschluß TRM» angelegt wird. Daher empfängt

^cc 2 ^ ^ 1

eine NOR-Schaltung NOR₁ die Signale S_AND3 sowie S _D3, wobei letzteres in einem Inverter INV-, erhalten wird, wodurch ein Ausgangssignal S_n^₁ auf niedrigem Pegel erzeugt wird. Ein Ausgangssignal S_ _fi einer AND-Schaltung AND,, die an ihrem einen Eingangsanschluß das Si-ο

gnal S_NOR1 aus der Schaltung NOR₁- empfängt, wird stets auf niedrigem Pegel gehalten, unabhängig von dem Eingangspegel, der an den anderen Eingang angelegt wird.

Ferner empfängt eine OR-Schaltung OR₁ die Signale S und S_N_- zur Erzeugung eines Ausgangssignals S _.. auf niedrigem Pegel.

Eine OR-Schaltung OR-/ welche die Signale S .. ^sand4 sowie S--.. empfängt, erzeugt ein Ausgangssignal S_n, das im wesentlichen denselben Inhalt hat wie das Signal ^SAND1' ^{da beide} Signale S_AND4 und S_QR1 auf niedrigem Pegel liegen, wie oben angegeben ist. Das Signal wird an einen monostabilen Multivibrator MONM angelegt, um in ein Signal S_MNQM1 mit einer Impulsdauer W₁ umgesetzt zu werden, wobei letzteres Signal dann über einen Inverter INV~ an eine AND-Schaltung AND₇ angelegt wird und das in einem Inverter INV. invertierte Signal ebenfalls an diese Schaltung AND₇ angelegt wird. Während die Schaltung AND- das Signal S„_nNM1 sowie das zurückinvertierte Signal S _{n M1} empfängt, weichletzteres geringfügig verzögert ist gegenüber dem Signal ^S _MONM1/ weil der Inverter INV. eine gewisse Eigenverzögerung aufweist, erzeugt diese Schaltung AND- an ihrem Ausgangsanschluß ein Impulssignal S_AND7 aus kurzen Impulsen mit der Verzögerung W gegenüber dem Signal S_OR2.

Da eine OR-Schaltung OR-, die an einem Eingang das 2& Signal ^_Ά>1ΐ)η und an ihrem anderen Eingang des Signal S.^_„ über einen Puffer BUF empfängt, erzeugt sie ein

UH/

Ausganqssignal S,.^^, welches das Impulssignal S___o sowie

UKj UK/

ein weitere Impulssignal aus kurzen Impulsen mit einer

Verzögerung um W₁ in bezug auf S-..,-, enthält. Durch dieon UK/ ³^ ses Ausgangssignal wird ein monostabiler Multivibrator M0NM„ angesteuert, der an seinem Ausgang das Ausgangssignal ^S _MONM2 abgibt, welches zwei Impulse enthält, wovon der eine die Impulsdauer W₂ aufweist, die geringer ist als die Impulsdauer W₁, wobei diese Impulse mit einem geringen Zeitabstand (W₁-W₂) auftreten. Eine NOR-Schaltung NOR , welche das Signal ^S _MONM2 empfängt, empfängt ferner das Signal S_MONM1 und erzeugt ein Signal

^SN0R2 ^{mit hohem} Pegel, welches an eine AND-Schaltung

₆ nur dann angelegt wird, wenn beide Eingangssignale auf niedrigem Pegel liegen. Dadurch wird jedoch, wie oben erläutert wurde, die Funktion des Schaltkreises nicht beeinträchtigt.

Eine AND-Schaltung AND_ß empfängt die Signale ^s _NANn1/ ^SM0NM1 ^{Und S}M0NM2 ^{Und gibt ein} Ausgangssignal S_AND8 , dessen Impulsbreite den Wert W₉ aufweist. Eine AND-Schaltung AND₉ empfängt die Signale S_NAND1, S_MQNM1 und ^SM0NM2 ^und erzeugt ^ein Ausgangssignal S_AND9 mit der Impulsbreite W_ . Eine AND-Schaltung AND₁₀ empfängt die ^{Signale S}NAND1 , ^SM0NM1 ^{SOWie S}M0NM2 ^Und erzeugfein Ausgangssignal S_AND10 mit der Impulsbreite W„. Eine AND-Schaltung AND ^ empfängt die Signale S_NAND1 ^ S_MQNM1 sowie S_M0NM2 und erzeugt ein Ausgangssignal S^_0n, dessen Impulsbreite ebenfalls den Wert W„ hat. Zwischen den Impulsen der Signale S „ und S_aNnin ebenso wie zwischen den Impulsen der Signale S _ und ^S _AND11 tritt ein Zeitintervall (W₁-W₀) auf, während ein Zeitintervall, das im wesentlichen gleich der Dauer des hochpegeligen Zustandes des Signales S_nNOp,„ ist, zwischen den Impulsen des Signals S_{ft nR} und den Impulsen der Signale ^s _ANDg und S_AN sowie zwischen den Impulsen der Signale ^SAND9 ^{Und S}AND11

Die Signale ^s _ANDo ^und ^s _ANDg werden an ein Flip-Flop FF₁ angelegt, um ein selbsthaltendes Relais R ₁ anzusteuern, welches den Relaiskontakt ry1 enthält, während die Signale ^_mO^₀ und S_AND11 an ein Flip-Flop FF₂ angelegt werden, um ein selbsthaltendes Relais R ₂ anzusteuern, das den Relaiskontakt ry2 enthält. Das Flip-Flop FF^ wird ansprechend auf das Signal S _ß aktiviert, um einen Strom durch das Relais R ₁ in Figur 1 nach rechts fließen zu lassen, damit der Relaiskontakt ry1 geschlossen wird, während das Flip-Flop FF- auf das Signal S ₁₀ anspricht, damit ein Strom in dem Relais R₂

ebenfalls nach rechts in Figur 1 fließt, um den Relaiskontakt ry2 zu schließen.

Da die Impulse des Impulssignals PUL₁ erzeugt werden, wenn die gegenüber der Spannung V verzögerte Spannung V von der negativen zur positiven Halbwelle übergeht,

J. Kb

liegen die Impulse des Signals PUL₁ __ in der positiven

! IJ JlJ

Halbwelle des Signals V , und die Anstiegsflanken des

Signals S„,_.,,.., liegen in der positiven Halbwelle des MONMl

Signals V , während die Abfallflanken um die Impuls-

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breite W. verzögert in der negativen Halbwelle auftreten. Während also das Signal S_MnNM1 seine Anstiegsflanken in der positiven Halbwelle des Signals V_Ar>o und seine Ab-

AC~o

fallflanken in dessen negativen Halbwellen hat, weist das Signal ^S._MONM2 Anstiegsflanken sowohl in der positiven als auch in der negativen Halbwelle des Signals V_ACS auf. Die Signale S_ANDß und S_AND10 haben ihre Anstiegsflanken in jeder positiven bzw. negativen Halbwelle des Signals V_Ar,„. Zum Schließen benötigt der Relaiskontakt ry1 eine Zeitspanne W₃ (S W); durch Verlegen des Endpunktes der Zeitspanne W-,, die von den Anstiegszeitpunkten des Signales S _nR beginnt, in die hegative Halbwelle des Signals V , kann jedoch der Relaiskontakt ry1 während der negativen Halbwelle des Signales V geschlossen werden, so daß die Entstehung eines Lichtbogens verhindert wird. In gleicher Weise ist für den Relaiskontakt ry2 eine Schließzeit W₄ (U W₂) erforderlich; durch Verlegen der ab der Anstiegsflanken des Signals ^S _AND1O laufenden Zeitspanne W. in die positive Halbwelle des Signals V _c kann jedoch der Kontakt

AUb

ry2 während der positiven Halbwelle des Signals V_Af,„ ohne jegliche Lichtbogenerzeugung geschlossen werden. Wie aus einem Vergleich der verschiedenen, mit S„ .. und S _ bezeichneten Kontaktzustände mit der Spannung V-^₅ hervorgeht, wird der Last LD über die Relaiskontakte ry1 und ry2 ein Strom C__ zugeführt, der einen Verzögerungswinkel Θ in bezug auf die Spannung V _r aufweist

und teilweise über die Diode D fließt, und zwar während der Zeitspannen, die in dem Diagramm der Figur 213 schraffiert sind, wodurch jegliche Lichtbogenerzcugung beim Schließen des Relaiskontaktes ry2 verhindert wird,

Es ist offensichtlich, daß der Kontakt ry2 während der positiven Halbwelle der Spannung V _„ geschlossen ist, da diese Spannung sowie der Strom C_Tri zusammenfallende Nulldurchgänge A aufweisen.

2) öffnen der geschlossenen Relaiskontakte ry1 und ry2:

Solange die Relaiskontakte ry1 und ry2 geschlossen sind, fließt der Strom C- _. zu dem Lastkreis LD aus der Wechsel-

LU

stromquelle ACS; die verschiedenen Spannungen Vg, Vreci sowie die Impulssignale PUL₁, PUL₁ liegen alle auf niedrigem Pegel, so daß die verschiedenen Signalformen bzw. Impulssignale V_CTRg, V_REC2 sowie PUL₂ und PUL₂DL erscheinen. Das Signal S_AND1 liegt auf niedrigem Pegel, weil das Signal PUL. auf niedrigem Pegel liegt. Das Signal S „, welches das logische Produkt der Signale PUL_2DL, S_REST2 und S_AND3 ist, liegt nur dann auf hohem Pegel, wenn das Signal PUL₂ auf hohem Pegel liegt, da beide Signale S₅₃ und S „ ₃ auf hohem Pegel liegen, wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht.

Wenn das Signal S _..„.__ auf niedrigen Pegel geht, gelangt das Signal S₁ auf hohen Pegel. Das Signal S_AND4 ist das logische Produkt der Signale ^S _NAND1 ^un<3 ^s _ANDo ^und hat folglich im wesentlichen denselben Inhalt wie das Signal S_AND2· Das Signal S .. liegt auf niedrigem Pegel, wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, während das Signal S₃ im wesentlichen denselben Inhalt wie die Signale S^₄ und S_AND2 aufweist.

In im wesentlichen gleicher Weise werden die Signale ^SAND8 ^{biS S}AND11 ^{an die Fli}P-^FloP^{s FF}-, ^{und FF} ₂ angelegt, die dann in den entgegengesetzten Zustand wie bei dem zuvor beschriebenen Vorgang gesteuert werden, damit Ströme durch die Relais R ₁ und R » in einander entgegengesetzten Richtungen fließen, wodurch der Relaiskontakt ry2 während der positiven Halbwelle des Stromes C öffnet und der Relaiskontakt ryi in der negativen Halbwelle öffnet, so daß jegliche Lichtbogenerzeugung verhindert wird.

II. Anfangsphase des Zurücksetzens bei Wiedereinschaltung einer Gleichstromquelle nach langer Unterbrechung:

Wenn die an den Eingangsanschluß TRM_? angelegte Gleichspannung V_nn (die aus der Spannung V_Är,_c durch Gleichrichtung erhalten werden kann, aber auch aus einer unabhängigen Spannungsquelle stammen kann) während einer relativ langen Zeit unterbrochen ist (die Unterbrechung dauerte während der Ansprechzeit der Rücksetzsignal-Generatorschaltung REST) und danach wieder eingeschaltet wird, so werden die Relaiskontakte ry1 und ry2 zwangsweise geöffnet. (Diese Funktion tritt jedoch bei einer nur kurzzeitigen Unterbrechung dieser Spannung nicht auf.)

1) Wenn die Unterbrechung während des geschlossenen

Zustandes der Relaiskontakte ry1 und ry2 auftritt: 30

Sobald die wiederhergestellte Spannung V_r_ eine Zenerspannung V„_n« einer Zenerdiode ZD₁ erreicht hat, wird

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ein Transistor TR₁ durchgeschaltet, wodurch ein Transistor TR_ gesperrt wird, so daß seine Kollektorspannung

TR2 ^{auf hohen} Pegel geht (V_TR2 dient als Signal S_REST2> Wenn der Transistor TR^ sperrt, wird ein Transistor TR-. leitend, und seine Kollektorspannung V_TR3 bildet einen

Impuls, der vom Beginn der Wiedereinschaltung der Spannung V_cc bis zu diesem Zeitpunkt andauert. Wenn der Tran sistor TR- leitend wird, werden Transistoren TR. bis TR,

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gesperrt, wobei ansprechend auf die Zustände der Transistoren TR. und TR,- ein Kondensator CON₁ über eine Diode D₁ aufgeladen wird, so daß seine Ladespannung V allmählich ansteigt, ebenso wie die Kollektorspannung

V_mriC des Transistors TR_C, wobei diese Kollektorspannung l Ko ο

V_m_._c das Signal S₀^_0n,, bildet. Sobald der Transistor TR, gesperrt wird, beginnt die Aufladung eines Kondensators CON„. Wenn die Kondensatorspannung V_CON2 ^e^^ne Zenerspannung V „ einer Zenerdiode ZD„ erreicht hat, wird ein Transistor TR_ leitend, woraufhin seine Kollektorspannung V_ auf niedrigen Pegel geht. Folglich nimmt der

J.K /

Pegel des Signals S_„_c,_m:, vom Beginn der Wiederherstellung der Spannung V _c bis zur Sperrung des Transistors TR_ allmählich zu. Da das Signal S₃ das logische Produkt der Signale V_„_om„ und V-^_01x,-. ist, haben seine

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Impulse Anstiegsflanken, die den Anstiegsflanken der Spannung V_mn~ entsprechen, und Abfallflanken, die denen der Spannung V₇ entsprechen, so daß die Impulsbreite den Wert W₁. hat. In einem Zustand, bei dem das Signal S_minTiri auf hohem Pegel gehalten wird, werden die hoch-

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pegeligen Signale S_QN0FF und S_REST1 an die Schaltung NAND angelegt, so daß das Signal S _AND1 auf hohem Pegel gehalten wird, bis das Signal S_n„_c-., d.h. die Spannung

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V , einen vorbestimmten Pegel "Th" erreicht hat.

Während das Signal S₃ an die Schaltung AND- angelegt ^3u wird, die ferner das Signal S „ empfängt, gelangt dieses Signal S-. allmählich auf hohen Pegel, nachdem die Spannung V wieder auf einen vorbestimmten Pegel gebracht wurde, und gelangt auf niedrigen Pegel, während das Signal S_ÄMn7 auf hohem Pegel liegt. Da die Impulse

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des Signals PÜL_2DL, die an die Schaltung AND₂ angelegt werden, so eingestellt sind, daß sie während der niedrigen Pegel des Signals S_ÄNn^ auftreten, liegt das Signal

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stets auf niedrigem Pegel

Da das Signal S_NANn1 gemeinsam mit dem Signal S _ an die Schaltung AND. angelegt wird, liegt das Signal ^sand4 ^s^^ets auf niedrigem Pegel. Ferner wird das Signal S_{M n1} auf niedrigem Pegel gehalten, bis die Spannung einen vorbestimmten Pegel angenommen hat und das

Signal ^s _NAND-i ^auf niedrigen Pegel geht, wobei während dieser Zeitspanne das Signal S_{AN 1} auf niedrigem Pegel liegt (die Zeitspanne, bis die Spannung V den vorbestimmten Pegel "Th" ausgehend von seiner Initiierung erreicht hat, wird als Zeitspanne bzw. Breite W_fi bezeichnet) .

Da das Impulssignal PUL_Orvr während der hohen Pegel des

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Signales S_n-. vorhanden ist, sind entsprechende Impulse in dem Ausgangssignal S_ANnE. der Schaltung AND₅ vorhanden. Andererseits enthält das Signal S_NQR1 Zeitspannen, in denen beide Eingangssignale der Schaltung NOR₁ auf niedrigen Pegel gehen, während das Signal S₃ abfällt, das der Inverter INV., eine Eigenverzögerung aufweist. Die Eingangssignale der Schaltung AND, sind die Signale ^SNOR2 ^{sowie S}NOR1^{; da} jedoch der Pegel des Signals S_NQR2 ungewiß ist, wird im folgenden angenommen, daß das Signal S_NQR1 das Signal S_AND5 enthält.

Das Signal S₀ ist die logische Summe der Signale

^SAND1' ^SAND4 ^{und S}OR1' ^worin wenigstens das Signal S_QR1 auf hohem Pegel liegt, während andere Signale auf nie- ^O drigem Pegel liegen, wobei das Signal S „ Impulse aufweist, die denen des Signals S₁ entsprechen.

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In gleicher Weise wie oben erläutert werden die Signale ^SM0NM1' ^SM0NM2' ^SAND11 ^{Und S}AND9 ««*"9*' ^{um die} Relais kontakte ry2 und ry1 in dieser Reihenfolge zu öffnen, wodurch jegliche Lichtbogenerzeugung verhindert wird. Nachdem die Spannung V--, einen vorbestimmten Pegel

Vv

wiedererlangt hat, nimmt das Signal S „ nach und nach hohen Pegel an und weist anschließend nur in der Zeitspanne niedrigen Pegel auf, wo die Signale ^smonmi ^unc* S_Q2 hohen Pegel aufweisen (W₁.+ w„ = W₇). Nach dem öffnen der Relaiskontakte tritt in dem Signal S_A„_nfi kein Impuls auf, der dem Signal S_NOR1 entspricht. Dieses Signal S_NQR1 ist in diesem Falle ohne Bedeutung, da die Relaiskontekte ry1 und ry2 bereits geöffnet sind.

2) Wenn die Unterbrechung auftritt, während die Relaiskontakte ryi und ry2 geöffnet sind:

In diesem Falle ist das Impulssignal PUL_2nT nicht vorhanden, jedoch das Impulssignal PüL_1nT tritt auf, wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht. Wenn das Signal ^sq_Nq_FF ^{auf n}i^e(3rigem Pegel liegt, weist das Signal ^svj_Avj_D1 hohen Pegel auf, während beide Signale ^SA 1 und S_{A D4} auf niedrigem Pegel liegen. Während das Signal S_AND, Rechteckimpulse der Breite W₁. aufweist, liegt das Signal PÜL___ auf niedrigem Pegel, während das Signal S_n. auf niedrigem Pegel liegt. In dem Signal S₀₁ tritt jedoch ein kurzer Impuls auf, wie oben erläutert wurde, und da beide Signale ^s _Mq_Nm-i ^unc* S 2 ^zu diesem Zeitpunkt auf niedrigem Pegel liegen, liegt das Signal S„_OR,j auf hohem Pegel. Infolgedessen treten in den Signalen S , und S_ .. und folglich in dem Signal S_nR2 Impulse auf. In gleicher Weise wie oben erläutert werden die Flip-Flops FF₁ und FF „ aktiviert, um die selbsthaltenden Relais R , und R- anzusteuern.

Da die Relaiskontakte ry1 und ry2 bereits geöffnet sind, ist diese Funktion nur als Sicherheitsmaßnahme gegen ein eventuelles manuelles Schließen der Relaiskontakte ry1 und ry2 während einer Unterbrechung der Spannung V _c„ vorgesehen.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, können die Relaiskontakte ry1 und ry2 zwangsweise geöffnet werden, wenn die Spannung V-,, nach ihrer Unterbrechung wieder angelegt wird.

Während die vorstehende Erläuterung für ein Signal S __.__.__ erfolgte, das vor und nach der Unterbrechung der

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Spannung V in demselben Zustand verbleibt, ist leicht ersichtlich, daß die in der Anfangsphase erfolgende Rücksetzung in gleicher Weise wie oben erläutert erfolgen kann, wenn das Signal S_ _op„ Änderungen erfährt, nachdem die Spannung V unterbrochen wurde, und die Relaiskontakte ry1 und ry2 werden unabhängig von dem hohen Pegel des Signals S-....^ geöffnet bzw. unabhängig

UNUr r

vom niedrigen Pegel des Signals S,».,^^^ geschlossen. Eine

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besondere Erläuterung dieses Falles wäre eine Wiederholung und kann daher entfallen.

Während bei den obigen Erörterungen vorausgesetzt wurde, daß die Spannung V _ vorhanden ist, können dieselben

AOo

Funktionen selbst dann erfüllt werden, wenn die Spannung V aufgrund einer Unterbrechung für Wartungszwecke oder dergleichen nicht vorhanden ist. In diesem Falle

sind die Signale PUL.__ und PUL_^_T nicht vorhanden, πει DJj ZJJIj

doch wird in dem Signal S_AND-, ein Rechteckimpuls mit der Dauer W_n. erzeugt, wodurch ein kurzer Impuls in den Signalen S _nfi und S_OR2 auftritt; diese kurzen Impulse verursachen dieselbe Funktion wie oben erläutert, um die Flip-Flops FF₁ und FF _ zu aktivieren, wodurch die Relaiskontakte ry1 und ry2 geöffnet werden. Die öffnung erfolgt in diesem Falle unabhängig von der zeitlichen Reihenfolge des öffnens ohne Lichtbogenerzeugung, da die Spannung V₇. ~_σ fehlt. Dies gilt auch für die im folgenden beschriebenen Anfangsphasen.

III. Einstellung in der Anfangsphase bei Wiedereinschaltung einer Gleichstromquelle nach einer Unterbrechung:

Wenn die Spannung V nach einer Unterbrechung wieder angelegt wird, werden die Relaiskontakte ry1 und ry2 zwangsweise geschlossen. Es ist ersichtlich, daß zu diesem Zweck eine Funktionsweise auftritt, die entgegengesetzt zu dem anfänglichen Rücksetzvorqang ist, d.h. es müssen die hochpegeligen Signale aus den Schaltungen AND« und AND₁₀ zugeführt werden, und nicht aus den Schaltungen AND« und AND₁ .; ferner muß das Signal ^SNAND1 ^niedri9^en Pegel und das Signal S_NAND1 hohen Pegel annehmen. Da die Relaiskontakte ry1 und ry2 aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergehen sollen, ist es offensichtlich, daß hinter den Ausgang der Schaltung NAND₁ lediglich ein Inverter INV eingefügt werden muß.

iv. Aufrechterhalten des Kontaktzustandes beim Wiederanlegen einer Gleichspannungsquelle nach einer Unterbrechung;

Beim erneuten Anlegen der Spannung V nach einer Unterbrechung müssen die Relaiskontakte ry1 und ry2 in ihrem früheren Zustand gehalten werden, d.h. im geöffneten oder geschlossenen Zustand, in dem sie vor der Unterbrechung waren. Zu diesem Zweck dürfen sich die verschiedenen Ausgangssignale der Schaltungen ANDg bis AND₁₁ nicht ändern, und das Signal S_ANß3 muß einen Hochpegelimpuls aufweisen, wie aus der obigen Erörterung hervorgeht. Folglich muß das Signal S₅₃ auf niedrigem Pegel liegen, und um dies zu erreichen, muß lediglich ein Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode ZD„ und dem Kondensator CON₂ aufgetrennt werden und die Zenerdiode ZD_ durch einen Umschalter parallel zu dem Kollektorwiderstand des Transistors TR₇ gelegt werden.

Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, daß die verschiedenen Schaltungen AND₃, AND₅, AND,, INV , INV_, NOR , NOR₂ und OR. entfallen können, wenn die Rücksetz- und Setz-Operationen der Anfangsphase sowie das Auf·* rechterhalten des Kontaktzustandes nicht erforderlich sind, so daß das Ausgangssignal S_AN_., der Schaltung AND- direkt an die Schaltung 0R_ angelegt werden kann, während das Irnpulssignal PUL_OIAT direkt an die Schaltung AND. angelegt werden kann.

In allen Fällen wird durch die Erfindung erreicht, daß die Relaiskontakte geöffnet und geschlossen werden können, ohne daß ein Lichtbogen dazwischen erzeugt wird. Ferner können die Relaiskontakte zwangsweise geöffnet oder geschlossen werden, wenn eine Gleichspannungsunterbrechung auftritt. Ferner kann der Zustand der Relaiskontakte vor der Gleichspannungsunterbrechung nach deren Wiedereinschalten sicher erhalten bleiben.

Claims

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Patentansprüche

f1.yWechselstromschaltkreis mit einer ersten Kontakteinrichtung, die über eine Diode in Reihe mit einer Wechselstromquelle und einer Last geschaltet ist, einer zweiten Kontakteinrichtung, die parallel zu der Reihenschaltung aus der ersten Diode und der ersten Kontakteinrichtung geschaltet ist, einem ersten und einem zweiten selbsthaltenden Relais zur Betätigung der ersten bzw. der zweiten Kontakteinrichtung zum öffnen und Schließen der entsprechenden Kontakte, und einem ersten sowie einem zweiten Flip-Flop zur Aktivierung des ersten bzw. des zweiten Relais, gekennzeichnet durch:

a) eine erste Detektionsschaltung zur Erzeugung eines Impulses ansprechend auf jeden Zyklus der Wechselstromquelle, wenn die erste und die zweite Kontakteinrichtung geöffnet sind;

HD/Ma

b) eine zweite Detektionsschaltung zur Erzeugung

eines Impulses ansprechend auf jeden Zyklus der Wechselstromquelle, wenn die erste und die zweite Kontakteinrichtung geöffnet sind;

c) eine Signalquelle für Befehle zum öffnen und

Schließen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung;

d) eine erste Gatterschaltung, die ein Ausgangssignal der ersten Detektionsschaltung durchläßt, wenn ein Befehl zum Schließen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung aus der Signalquelle geliefert wird;

e) eine zweite Gatterschaltung, die ein Ausgangssignal der zweiten Detektionsschaltung durchläßt, wenn ein Befehl zum öffnen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung aus der Signalquelle geliefert wird;

f) einen ersten monostabilen Multivibrator, der ein Ausgangssignal einer vorbestimmten Dauer ansprechend auf Ausgangssignale der ersten und der zweiten Gatterschaltung erzeugt;

g) einen zweiten monostabilen Multivibrator, der ein Ausgangssignal einer Dauer, die kürzer ist als die vorbestimmte Dauer des Ausgangssignals des ersten Multivibrators, erzeugt;

h) eine dritte und eine vierte Gatterschaltung, welche die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Multivibrators jeweils an einen ersten Ansteuereingang des ersten bzw. des zweiten Flip-Flops anlegen, wenn der Befehl zum Schließen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung aus der Signalquelle geliefert wird; und

i) eine fünfte sowie eine sechste Gatterschaltung, welche die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Multivibrators an einen zweiten Ansteuereingang des ersten bzw. des zweiten Flip-Flops anlegen, wenn der Befehl zum öffnen der ersten

und der zweiten Kontakteinrichtung aus der Signalquelle geliefert wird»
2. Wechselstromschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bis sechste Gatterschaltung jeweils eine AND-Schaltung umfassen, daß die AND-Schaltung der ersten Gatterschaltung an einem Eingang mit der ersten Detektionsschaltung und an ihrem anderen Eingang mit der Befehlssignalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der zweiten Gatterschaltung an einem Eingang mit der zweiten Detektionsschaltung und an ihrem anderen Eingang mit der Signalquelle über einen Inverter verbunden ist, daß die AND-Schaltung der dritten Gatterschaltung an ihrem ersten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des ersten Multivibrators und an ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators sowie an ihrem dritten Eingang mit der Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der vierten Gatterschaltung an ihrem ersten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des ersten Multivibrators über einen Inverter verbunden ist, an ihrem zweiten Eingang direkt mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators sowie an ihrem dritten Eingang direkt mit der Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der fünften Gatterschaltung an einem ersten Eingang mit dem Ausgang des ersten Multivibrators über einen Inverter verbunden ist, an ihrem zweiten Eingang direkt mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators und an ihrem dritten Eingang über einen Inverter mit der Signalquelle verbunden ist, und daß die AND-Schaltung der sechsten Gatterschaltung an

ihrem ersten Eingang mit dem Ausgang des ersten Multivibrators, an ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgang des zweiten Multivibrators und an ihrem dritten Eingang über einen Inverter mit der Signalquelle verbunden ist, wobei die Signalquelle Signale mit hohem Pegel erzeugt, wenn ein Kontaktöffnungsbefehl gegeben wird, und Signale mit niedrigem Pegel erzeugt, wenn Kontaktschließbefehle gegeben werden.
3. Wechselstromschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Detektionsschaltung zur Detektion der Wiederherstellung einer zuvor unterbrochenen Gleichstromquelle und Erzeugung eines Signals, das sich während einer vorbestimmten Periode nur bei dieser Wiederherstellung ändert, wobei dieses Signal an einen Eingang des ersten monostabilen Multivibrators angelegt wird, wodurch wenigstens einer der folgenden Vorgänge ausgeführt wird: Zwangsweises öffnen der ersten und der zweiten Kontanteinrichtung, zwangsweises Schließen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung und Aufrechterhalten ihrer vorhergehenden Zustände.
4. Wechselstromschaltkreis nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Detektionsschaltung zur Detektion der Wiederherstellung einer vorher unterbrochenen Gleichstromquelle und zur Erzeugung eines ersten Signals, das auf einen vorbestimmten Pegel ansteigt, den die wiederhergestellte Spannung der Quelle nach der Unterbrechung erreicht, ein zweites Signal erzeugt, das einen hohen Pegel annimmt, wenn der vorbestimmte Pegel erreicht ist, und ein drittes Signal abgibt, das ansteigt, wenn die Wiederherstellung der zuvor unterbrochenen Gleichstromquelle beginnt, und einen niedrigen Pegel annimmt, bevor das erste Signal einen anderen vorbestimmten Pegel erreicht; durch eine NAND-Schaltung, welche die Befehlssignale aus der Signalquelle und das erste Signal aus der Wiederher-

stellungs-Detektorschaltung empfängt, wobei diese

NAND-Schaltung an ihrem Ausgang direkt mit dem anderen Eingang der zweiten AND-Schaltung verbunden ist und der dritte Eingang der fünften sowie der sechsten g AND-Schaltung über einen Inverter mit dem weiteren Eingang der ersten AND-Schaltung und dem dritten Eingang der dritten sowie der vierten AND-Schaltung verbunden ist; durch eine siebte AND-Schaltung, welche das zweite und das dritte Signal aus der Wie-

2Q derherstellungs-Detektorschaltung empfängt; eine achte AND-Schaltung, die mit dem Ausgang der siebten AND-Schaltung und dem Ausgang der zweiten Detektionsschaltung verbunden ist; durch eine erste NOR-Schaltung, die an einem Eingang direkt und an ihrem anderen Eingang über einen Inverter mit dem Ausgang der siebten AND-Schaltung verbunden ist; eine neunte AND-Schaltung, die an einem Eingang mit dem Ausgang der ersten NOR-Schaltung verbunden ist; eine zweite NOR-Schaltung, die an einem Eingang mit dem Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators und mit dem Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators verbunden ist und an ihrem Ausgang mit dem anderen Eingang der neunten AND-Schaltung verbunden ist; eine erste OR-Schaltung, die an einem Eingang mit den Ausgängen der achten und der neuten AND-Schaltung verbunden ist; eine zweite OR-Schaltung, die an ihren Eingängen mit dem Ausgang der ersten und mit dem Ausgang der zweiten AND-Schaltung sowie mit dem Ausgang der ersten NOR-Schaltung und an ihrem Ausgang mit dem Eingang des ersten Multivibrators verbunden ist; und durch eine zehnte AND-Schaltung, die ein Ausgangssignal der zweiten Detektorschaltung und das zweite Signal aus der Wiederherstellungs-Detektorschaltung direkt sowie ein Ausgangssignal der siebten AND-Schaltung über einen Inverter empfängt und ein Ausgangssignal an den ersten Eingang der zweiten AND-Schaltung abgibt.