DE3917031A1

DE3917031A1 - Overload protection for electrical measurement arrangement - using low-cost switch-off relay with manual reset, bistable relay, amplifier and delay circuits

Info

Publication number: DE3917031A1
Application number: DE19893917031
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr Ing Schulz
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-11-29

Abstract

The overload protection arrangement contains a switch-off relay (8) with manual reset, an activation circuit connected to an electrical measurement arrangement's measurement unit (1) via a delay circuit (6) and amolifier (7) and an off contact (9) in series with the measurement unit. The switching relay is a switch protector with additional working contact (10). The manual reset is coupled with a switch (17) which opens the off contact. A bistable relay (12) with an off contact parallel to the off and switch contacts is activated when the additional contact opens. USE/ADVANTAGE - Electrical measurement arrangement overload protection devices uses economical switch-off relay.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überlastschutz mit einem Abschaltrelais mit Handrückstelleinrichtung für eine elektrische Meßeinrichtung, bei welchem der Betätigungskreis des Abschalt relais über einen Verstärker mit der Meßeinheit der elektrischen Meßeinrichtung verbunden ist und ein Ruhekontakt des Abschalt relais in Reihe mit der Meßeinheit zwischen den Eingangsklemmen der elektrischen Meßeinrichtung angeordnet ist.The invention relates to overload protection with a Switch-off relay with manual reset device for an electrical Measuring device in which the actuation circuit of the shutdown relay via an amplifier with the measuring unit of the electrical Measuring device is connected and a break contact of the shutdown relay in series with the measuring unit between the input terminals the electrical measuring device is arranged.

Bei einem bekannten Überlastschutz dieser Art (DE-PS 20 09 318) handelt es sich bei dem Verstärker um einen zweistufigen Transistorverstärker, der eingangsseitig über einen Brücken gleichrichter mit der Meßeinheit der zu schützenden elektrischen Meßeinrichtung verbunden ist; ausgangsseitig ist bei dem bekannten Überlastschutz an den Transistorverstärker ein Ab schaltrelais angeschlossen, bei dem es sich um ein teures Relais in Sonderausführung handelt, weil dieses neben einer kleinen Bauweise eine geringe Ansprechleistung aufweisen muß und für einen extremen Meßstrombereich zwischen 1 µA bis 10 A ausgelegt sein muß.In a known overload protection of this type (DE-PS 20 09 318) the amplifier is a two-stage Transistor amplifier, the input side via a bridge rectifier with the measuring unit of the electrical to be protected Measuring device is connected; the output side is at the known overload protection to the transistor amplifier from Switching relay connected, which is an expensive relay in a special version because this is next to a small one Construction must have a low response power and for designed an extreme measuring current range between 1 µA to 10 A. have to be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überlastschutz mit einem Abschaltrelais so auszugestalten, daß als Abschalt relais ein preisgünstiges, handelsübliches Bauelement verwendet werden kann.The invention has for its object an overload protection with a switch-off relay so that it can be switched off Relay uses an inexpensive, commercially available component can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Überlastschutz der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß das Abschaltrelais ein Schaltschütz mit einem zusätzlichen Arbeitskontakt, und dem an das Schaltschütz angeschlossenen Verstärker ist eine Verzögerungs schaltung vorgeordnet; die Handrückstelleinrichtung des Schalt schützes ist mit einem gleichzeitig mit dem Ruhekontakt des Schalt schützes öffnenden Schalter mechanisch gekoppelt, der in Reihe mit dem Ruhekontakt angeordnet ist, wobei parallel zur Reihen schaltung des Ruhekontaktes und des Schalters ein Ruhekontakt eines bistabilen Relais liegt, das mit seinem einen Betätigungs eingang über einen weiteren Verstärker an die Meßeinheit ange schlossen ist und mit seinem anderen Betätigungseingang über einen zusätzlichen Verstärker an einer weiteren Verzögerungs schaltung liegt, deren Ablauf mit dem Öffnen des zusätzlichen Arbeitskontaktes des Schaltschützes beginnt.To solve this task, the overload protection the type specified at the outset according to the shutdown relay Contactor with an additional make contact, and that on the contactor connected amplifier is a delay circuit upstream; the manual reset device of the switch Contactor is with the switch at the same time as the normally closed contact Protective opening switch mechanically coupled in series is arranged with the normally closed contact, parallel to the rows switching the break contact and the switch a break contact of a bistable relay, the one with its actuation input to the measuring unit via another amplifier is closed and over with its other actuation input an additional amplifier on another delay circuit is located, the sequence of which opens when the additional The contact of the contactor begins.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Überlastschutzes besteht darin, daß als Abschaltrelais ein handelsübliches Schaltschütz verwendet werden kann, das erheblich preisgünsti ger als das für den bekannten Überlastschutz benötigte Ab schaltrelais in Sonderausführung ist. Die dadurch bedingte Kosteneinsparung ist so groß, daß auch durch das zusätzlich be nötigte bistabile Relais, den diesem vorgeschalteten weiteren Verstärker und die beiden Verzögerungsschaltungen der Aufwand für den erfindungsgemäßen Überlastschutz immer noch vergleichs weise gering ist.The main advantage of the overload protection according to the invention consists in the fact that a commercial relay is used as the switch-off relay Contactor can be used, which is considerably inexpensive lower than that required for the known overload protection switching relay is a special version. The resulting Cost savings are so great that the additional be required bistable relay, the further one connected upstream Amplifier and the two delay circuits the effort still comparative for the overload protection according to the invention is low.

Um mit dem Schaltschütz als Abschaltrelais einen ausreichend großen Kontaktabstand bei großer Öffnungsgeschwindigkeit zu er reichen, weist das Schaltschütz in vorteilhafter Weise einen weiteren Ruhekontakt auf, der in Reihe mit dem einen Ruhekontakt des Schaltschützes liegt. Dadurch ergibt sich eine Verdoppelung des Kontaktabstandes und der Öffnungsgeschwindigkeit im Vergleich zu der Verwendung eines Schaltschützes mit einem einzigen Ruhekontakt mit entsprechend großem Kontaktabstand. Das Schaltschütz wird dadurch den Anforderungen hinsichtlich Kontaktabstand und Öffnungsgeschwindigkeit mit vergleichsweise geringem Aufwand gerecht.To be sufficient with the contactor as a switch-off relay large contact distance at high opening speed range, the contactor advantageously has one further break contact, in line with the one break contact of the contactor. This results in a doubling the contact distance and the opening speed in Comparison to using a contactor with a only break contact with a correspondingly large contact distance. The contactor will meet the requirements Contact distance and opening speed with comparatively with little effort.

Ferner hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Überlastschutz aus schaltungstechnischen Gründen als vorteilhaft erwiesen, wenn die weitere Verzögerungsschaltung über den Arbeitskontakt des Schaltschützes an eine Betriebsspannungsquelle der elektrischen Meßeinrichtung anschließbar ist.Furthermore, it has turned out with the overload protection according to the invention circuitry proven to be advantageous if the further delay circuit via the make contact of the Contactor to an operating voltage source of the electrical Measuring device can be connected.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Blockschalt bild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Über lastschutzes dargestellt.To explain the invention is a block circuit in the figure Image of an embodiment of the invention load protection shown.

In der Figur ist mit dem Widerstand 1 die zu schützende Meßein heit der elektrischen Meßeinrichtung bzw. der Innenwiderstand der Meßeinheit bezeichnet. Die Meßeinheit 1 ist zwischen Eingangsklemmen 2 und 3 der im übrigen nicht weiter dargestell ten Meßeinrichtung angeordnet. An die Meßeinheit 1 ist ein Schwellwertverstärker 4 angeschlossen, der beim Auftreten eines Überlastfalles an seinem Ausgang 5 einen Impuls abgibt.In the figure, the resistance 1 is the measuring unit to be protected of the electrical measuring device or the internal resistance of the measuring unit. The measuring unit 1 is arranged between input terminals 2 and 3 of the measuring device not shown in the rest. A threshold amplifier 4 is connected to the measuring unit 1 and emits a pulse at its output 5 when an overload occurs.

An den Ausgang 5 des Schwellwertverstärkers 4 ist eine Verzöge rungsschaltung 6 angeschlossen, der ein Verstärker 7 nachge ordnet ist. An diesen Verstärker 7 ist ein das Abschaltrelais bildendes Schaltschütz 8 mit Handrückstelleinrichtung ange schlossen; bei diesem Schaltschütz kann es sich um ein Schütz handeln, wie es in einem Prospekt "Magnetische Schutzschalter" der Firma E-T-A vom August 1983 beschrieben ist. Das Schalt schütz 8 weist einen Ruhekontakt 9 und einen zusätzlichen Arbeitskontakt 10 auf.At the output 5 of the threshold amplifier 4 , a delay circuit 6 is connected, which is arranged an amplifier 7 nachge. At this amplifier 7 is a switching relay forming contactor 8 with manual reset device is closed; this contactor can be a contactor as described in a brochure "Magnetic circuit breakers" from ETA from August 1983. The switching contactor 8 has a normally closed contact 9 and an additional normally open contact 10 .

Außerdem ist an den Ausgang 5 des Schwellwertverstärkers 4 über einen weiteren Verstärker 11 ein bistabiles Relais 12 mit seinem einen Betätigungseingang 13 angeschlossen. Bei diesem bistabilen Relais handelt es sich um ein Impulsrelais. An einen weiteren Betätigungseingang 14 des bistabilen Relais 12 ist über einen zusätzlichen Verstärker 15 eine weitere Verzögerungs schaltung 16 angeschlossen, die durch den zusätzlichen Arbeits kontakt 10 des Schaltschützes 8 an eine der besseren Übersicht lichkeit halber nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle der elektrischen Meßeinrichtung anschließbar ist. In addition, a bistable relay 12 with its one actuating input 13 is connected to the output 5 of the threshold amplifier 4 via a further amplifier 11 . This bistable relay is a pulse relay. At a further actuating input 14 of the bistable relay 12 , a further delay circuit 16 is connected via an additional amplifier 15 , which can be connected by the additional working contact 10 of the contactor 8 to an operating voltage source, not shown for the sake of clarity, of the electrical measuring device.

Wie die Figur ferner erkennen läßt, ist zwischen die Eingangs klemmen 2 und 3 der elektrischen Meßeinrichtung in Reihe mit der Meßeinheit 1 eine Reihenschaltung des Ruhekontaktes 9 des Schaltschützes 8 und eines Schalters 17 geschaltet. Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Ruhekontakt 9 und dem Schalter 17 liegt ein Ruhekontakt 18 des bistabilen Relais 12; dieser Ruhekontakt hat einen sehr kleinen Kontaktwiderstand, so daß über ihn sehr große Ströme der Meßeinheit 1 zugeführt werden können. Wegen seines kleinen Kontaktabstandes kann der Ruhekontakt 18 keine Leistungsabschaltung durchführen.As the figure also shows, between the input terminals 2 and 3 of the electrical measuring device in series with the measuring unit 1, a series connection of the normally closed contact 9 of the contactor 8 and a switch 17 is connected. Parallel to the series connection of the normally closed contact 9 and the switch 17 is a normally closed contact 18 of the bistable relay 12 ; this normally closed contact has a very small contact resistance, so that very large currents can be supplied to the measuring unit 1 via it. Because of its small contact spacing, the normally closed contact 18 can not perform a power shutdown.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überlastschutzes arbeitet in folgender Weise:
Tritt eine Überlastung der Meßeinheit 1 auf, dann liefert der Schwellwertverstärker 4 über seinen Ausgang 5 einen Impuls sowohl an die Verzögerungsschaltung 6 als auch an den weiteren Verstärker 11. Über letzteren wird unverzögert das bistabile Relais 12 betätigt, das daraufhin sofort seinen Ruhekontakt 18 öffnet. Damit wird der über die Eingangsklemmen 2 und 3 fließen de Überlaststrom nunmehr allein über den Ruhekontakt 9 des Schaltschützes 8 und den Schalter 17 geführt. Ist die Ver zögerungszeit der Verzögerungsschaltung 6 in der Größenordnung von einigen Millisekunden abgelaufen, dann spricht das Schalt schütz 8 an und öffnet seinen Ruhekontakt 9 und schließt seinen Arbeitskontakt 10. Damit ist der Stromfluß über die Meßeinheit 1 unterbrochen und eine Beschädigung der Meßeinheit durch den Überlaststrom verhindert. Die Meßeinheit 1 ist vor Überlastung geschützt.The illustrated embodiment of the overload protection according to the invention works in the following way:
If the measuring unit 1 is overloaded, the threshold amplifier 4 delivers a pulse via its output 5 both to the delay circuit 6 and to the further amplifier 11 . The bistable relay 12 is actuated without delay via the latter, which then immediately opens its normally closed contact 18 . Thus, the overload current flowing through the input terminals 2 and 3 is now conducted solely via the normally closed contact 9 of the contactor 8 and the switch 17 . If the delay time of the delay circuit 6 in the order of a few milliseconds has elapsed, then the contactor 8 responds and opens its normally closed contact 9 and closes its normally open contact 10 . The current flow through the measuring unit 1 is thus interrupted and damage to the measuring unit by the overload current is prevented. The measuring unit 1 is protected against overload.

Mit dem Ansprechen des Schaltschützes 8 wird dessen in der Figur nicht dargestellter Schaltstift herausgestoßen und signalisiert durch seine Stellung, daß eine Überlastung der elektrischen Meßeinrichtung vorliegt. Wenn danach die Überlastung weggenommen und die elektrische Meßeinrichtung neu aktiviert werden soll, wird der nicht dargestellte Schaltstift des Schaltschützes 8 niedergedrückt, wodurch der Ruhekontakt 9 des Schützes wieder geschlossen und der Arbeitskontakt 10 des Schaltschützes 8 wieder geöffnet wird. Der mit dem Schaltstift mechanisch gekoppelte und mit dem Ruhekontakt 9 geöffnete Schalter 17 bleibt aber so lange geöffnet, wie der Schaltstift handbetätigt ist. Erst beim Loslassen des Schaltstiftes wird der Schalter 17 geschlossen und dadurch die Meßeinheit 1 an die Eingangsklemmen 2 und 3 angeschlossen und der Überlastschutz wieder aktiviert.When the contactor 8 responds, its switching pin (not shown in the figure) is pushed out and signals by its position that the electrical measuring device is overloaded. If the overload is then removed and the electrical measuring device is to be reactivated, the switching pin (not shown) of the contactor 8 is depressed, as a result of which the normally closed contact 9 of the contactor is closed again and the normally open contact 10 of the contactor 8 is opened again. The switch 17 mechanically coupled to the switching pin and opened with the normally closed contact 9 remains open as long as the switching pin is manually operated. Only when the switch pin is released is the switch 17 closed, thereby connecting the measuring unit 1 to the input terminals 2 and 3 and reactivating the overload protection.

Mit dem Öffnen des zusätzlichen Arbeitskontaktes 10 des Schalt schützes 8 beginnt die Entladung der bis dahin an der Betriebs spannungsquelle liegenden weiteren Verzögerungsschaltung 16. Nach einer vorgegebenen Entladezeit wird über den zusätzlichen Verstärker 15 der weitere Betätigungseingang 14 des bistabilen Relais 12 beaufschlagt, wodurch dessen Ruhekontakt 18 wieder geschlossen wird. Damit ist der Ausgangszustand des Überlast schutzes wieder erreicht.With the opening of the additional normally open contact 10 of the switching contactor 8 , the discharge of the further delay circuit 16 lying up to that point in the operating voltage source begins. After a predetermined discharge time, the additional actuation input 14 of the bistable relay 12 is applied via the additional amplifier 15 , whereby its normally closed contact 18 is closed again. The initial state of the overload protection is thus reached again.

Claims

1. Overload protection with a switch-off relay ( 8 ) with manual reset device for an electrical measuring device, in which the actuating circuit of the switch-off relay ( 8 ) is connected via an amplifier to the measuring unit ( 1 ) of the electrical measuring device and a normally closed contact ( 9 ) of the switch-off relay ( 8 ) is arranged in series with the measuring unit ( 1 ) between the input terminals ( 2, 3 ) of the electrical measuring device, characterized in that
that the switch-off relay is a contactor ( 8 ) with an additional working contact ( 10 ),
that the amplifier ( 7 ) connected to the contactor ( 8 ) is preceded by a delay circuit ( 6 ),
that the handle return device of the contactor (8) is mechanically coupled to a same direction as the normally closed contact (9) of the contactor (8) opening switch (17) which is arranged in series with the normally closed contact (9),
that parallel to the series connection of the normally closed contact ( 9 ) and the switch ( 17 ) is a normally closed contact ( 18 ) of a bistable relay ( 12 ), which with its one actuating input ( 13 ) via a further amplifier ( 11 ) to the measuring unit ( 1 ) is closed and its other actuating input ( 14 ) is connected to an additional delay circuit ( 16 ) via an additional amplifier ( 19 ), the sequence of which begins with the opening of the additional normally open contact ( 10 ) of the contactor ( 8 ).

2. Overload protection according to claim 1, characterized in that the contactor ( 8 ) has a further break contact, which is in series with the one break contact ( 9 ) of the contactor ( 8 ).

3. Overload protection according to claim 1 or 2, characterized in that the further delay circuit ( 16 ) via the working contact ( 10 ) of the contactor ( 8 ) to the operating voltage source of the electrical measuring device can be connected.