Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schützes

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteue¬ rung eines Schützes.

Schütze sind Fernschalter mit einem elektromagnetischen An¬ trieb. 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 ein. Um das Schütz angezogen zu halten, muß ein Haltestrom durch das Schütz fließen. Nach Abschalten dieses Haltestroms fällt das Schütz ab. Die in der Schützspule ge¬ speicherte Energie wird in einem Freilaufkreis abgebaut.

In der DE-OS 37 01 985 wird eine Vorschaltelektronik für eine Schützspule beschrieben. In Serie zu der mit einer Freilauf- diode beschalteten Schützspule ist ein schneller Leistungs¬ schalter und ein Shuntwiderstand angeordnet. Der Shunt und der Leistungsschalter sind mit einer Steuerelektronik ver¬ bunden, die aus einer Konstantstromquelle gespeist wird.

An dem Shuntwiderstand fällt bei geschlossenem Leistungs¬ schalter eine Spannung ab, die dem Stromfluß durch die Schützspule proportional ist. Diese Spannung wird an einem ersten Komparator mit einer an einem Spannungsteiler abge- griffenen Referenzspannung verglichen. Diesem ersten Kompa¬ rator ist ein zweiter Komparator nachgeschaltet, an dessen positiven Eingang eine weitere Vergleichs≤pannung anliegt, die an einem anderen Teilerabgriff des Spannungsteilers ab¬ fällt. Dieser zweite Komparator steuert den schnellen Lei- stungsschalter an. Die Vorschaltelektronik benötigt eine relativ niedrige Nennspannung als Betriebsspannung und kann zusätzlich in Verbindung mit unterschiedlichen höheren Nenn-

Spannungen eingesetzt werden, da es bei der Regelung des Schützspulenstromes nicht auf die absolute Höhe der an den Ko paratoren anliegenden Schwellwerte, sondern auf deren Ver¬ hältnis ankommt. Das Verhältnis dieser Schwellwerte ist durch die Dimensionierung des Spannungsteilers festgelegt.

Die Vorschaltelektronik ist demnach in Verbindung mit unter¬ schiedlichen Betriebsspannungen einsetzbar. Zur Ansteuerung eines Schützes einer anderen Leistungsklasse wird jeweils ei- ne Vorschaltelektronik mit einem jeweils anders dimensionier¬ ten Spannungsteiler benötigt.

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

Aus der DE-OS 37 33 091 ist es bekannt, in dem zur Schütz¬ spule parallelen Freilaufzweig zusätzlich zur Freilaufdiode einen FreilaufSchalter vorzusehen, der von einer Steuerstufe in Abhängigkeit von einem Schließsignal, das eine übergeord¬ nete Recheneinheit bereitstellt, angesteuert wird. Mit dem¬ selben Schließsignal wird auch ein in Reihe zur Schützspule liegender Schalter angesteuert. Die Regelung des Freilauf- zweiges und des durch die Schützspule fließenden Stroms sind demnach gekoppelt. Die Abfallzeit des Schützes ist in Abhän¬ gigkeit von dem durch die Schützspule fließenden Strom ge¬ regelt.

Es ist weiterhin aus der DE-OS 37 33 091 bekannt, einen Me߬ widerstand im Steuerkreis des Schützes vorzusehen, wobei der Spannungsabfall an diesem Meßwiderstand ein Maß für den im Steuerkreis fließenden Steuerstrom ist. Dieser Spannungsab¬ fall wird an einem Komparator mit einem von einem Spannungs- teiler vorgegebenen Wert verglichen. Der Spannungsteiler wird durch einen Potentiometerwiderstand eingestellt. Er dient als Schwellwertgeber. Das Ausgangssignal des Komparators wird

über eine Logik einem im Steuerkreis des Schützes angeord¬ neten Schaltelement zugeleitet. Das Schaltelement schaltet den Steuerstrom des Schützes.

Die genannten Offenlegungsschriften beschreiben jeweils An¬ ordnungen und Verfahren, die entsprechend ihrer Dimensionie¬ rung zur Ansteuerung nur eines einzigen Schützes einer be¬ stimmten Leistungsklasse geeignet sind.

Bekanntlich ist die zum Anzug des Schützes benötigte Anzugs- leistung sehr viel größer als die Halteleistung. Bei Schützen mit Anzugsströmen von etwa 10 A werden Halteströme von ca. 300 mA benötigt, d.h. beide Ströme können sich etwa um den Faktor 30 unterscheiden. Wird der Meßwiderstand im Hinblick auf den zu regelnden Anzugsstrom möglichst klein gewählt, er¬ gibt sich eine dem Haltestrom entsprechend kleine Meßspan¬ nung, die zur Steuerung des Schaltelements nicht mehr ausge¬ wertet werden kann. Ein Meßwiderstand mit einem höheren ohm- schen Wert wäre zwar auch zur Steuerung des Haltestromes ge- eignet, aber er würde eine unzulässig hohe Verlustleistung während der Anzugsphase nach sich ziehen.

Die zur Verfügung stehende Eingangsspannung zur Ansteuerung des Schützes kann hinsichtlich Form und Amplitude sehr unter- schiedlich sein. Davon unabhängig soll das Schütz stets im richtigen Zeitpunkt einschalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzu¬ geben, mit der Schütze verschiedener Leistungsklassen mit nur einem einzigen Ansteuerbaustein angesteuert werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schal¬ tungsanordnung der oben genannten Art zu schaffen, mit der auf einfache Weise, d.h. auch mit geringem Kostenaufwand, sowie mit im Betrieb geringen Verlusten der Haltestrom des Schützes weitgehend unabhängig von Form und Amplitude der anliegenden Steuerspannung in seinem Mittelwert konstant ge¬ halten wird.

Ferner soll durch die Schaltungsanordnung, unabhängig von der Form und Amplitude der zur Verfügung stehenden Eingangsspan- nung, die zuverlässige Einschaltung des Schützes gewährlei¬ stet sein.

Die Lösung der ersten Aufgabe gelingt mittels der im Anspruch 1 beschriebenen Schaltungsanordnung. Eine solche Schaltungs- anordnung bietet dem Benutzer den Vorteil, daß er nur noch einen Typ Ansteuerbaustein für seine Anlage benötigt. Darüber hinaus kann er seine Anlage mit anderen Schützen ausstatten, wie es beispielsweise in Verbindung mit Leistungssteigerungen der angeschlossenen Verbraucher erforderlich ist, ohne auch den Ansteuerbaustein austauschen zu müssen. Ein weiterer Vor¬ teil der Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß der Be- nutzer nicht durch den Ansteuerbaustein auf einen Schütztyp festgelegt ist. Dies erleichtert die Anlagenplanung.

Gemäß Anspruch 2 kann in Abhängigkeit der Leistungsklasse des anzusteuernden Schützes eine Referenzspannung eingestellt werden. Der Mittelwert des Anzugsstromes wird in Abhängigkeit von der Größe dieser Referenzspannung geregelt. Eine derar¬ tige Spannungseinstellung ist mit einfachen Mitteln zuverläs¬ sig auszuführen. Darüber hinaus kann die Spannungseinstellung genau auf den angeschlossenen Schütztyp abgestimmt werden.

Dadurch, daß die in der Spule des Schützes gespeicherte Ener¬ gie in einem Freilaufzweig gesteuert abgebaut wird, ist die Ausschaltzeit des Schützes steuerbar. Durch diese Steuerung wird eine der Leistungsklasse, dem Kühlvermögen und den ge- forderten Schaltzeiten des Schützes entsprechende Ausschalt¬ zeit vorgegeben. Zusätzlich werden hierdurch die beim Ab¬ schalten von Schützspulen auftretenden Überspannungen unter¬ drückt.

Nach Anspruch 4 ist das Monoflop zusätzlich von einer Span- nungsauswertungseinrichtung ansteuerbar, die an die Steuer¬ spannungsquelle angeschlossen ist. Hierdurch kann die Aus-

schaltzeit des Schützes in Abhängigkeit von der Steuerspan¬ nung automatisch gesteuert werden. So kann beispielsweise die Ausschaltzeit des Schützes entsprechend verkürzt werden, wenn von der Steuerspannungsquelle kurzen Schaltzeiten entspre- chende Steuerspannungen vorgegeben werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach An¬ spruch 5 kann eine programmierte Schaltsequenz für die An¬ steuerung des Schützes vorgegeben werden. Als programmierbare Steuerungseinrichtung kann beispielsweise eine speicherpro¬ grammierbare Steuerung (SPS) angeschlossen sein. Anstelle oder zusätzlich zu der speicherprogrammierbaren Steuerung für das Schütz ist eine mechanische Betätigungseinrichtung ange¬ schlossen, um das Schütz zu schalten. Hierdurch ist eine Handbedienung möglich.

Die programmierbare Steuerungseinrichtung schaltet das Schütz ein und aus, indem das Logikelement zur Ansteuerung des Schaltelements im Steuerkreis des Schützes mit einer Fremd- Spannung beaufschlagt wird.

Nach Anspruch 6 wird die der Höhe des Anzugsstromes des Schützes proportionale Meßspannung mit einem einstellbaren Referenzwert verglichen, wobei die Höhe des Referenzwertes mittels eines Spannungsteilers eingestellt wird. Der Benutzer gibt mittels eines entsprechenden Bedienelementes an, welcher Schütztyp anzusteuern ist. Hierdurch stellt er an dem Span¬ nungsteiler ein Teilerverhältnis ein, daß einer Referenzspan¬ nung entspricht, die mittels der Regelung zur Einstellung ei- nes geeigneten Anzugsstromes führt. Dadurch, daß durch eine entsprechende Referenzspannung verschiedene Anzugsströme für ein Schütz vorgegeben werden können, ist die Umschaltung zur Ansteuerung von Schützen unterschiedlicher Leistungsklassen mit marktüblichen und robusten Bauteilen realisiert.

Die weitere Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Schaltele¬ ment mit einem Pulsweitenmodulator in Wirkverbindung steht,

der unter Auswertung der im Betrieb anstehenden Schützsteuer¬ spannung die Zeitfenster zur Steuerung des EIN-Zustands des Schaltelements vorgibt.

Um zur Ansteuerung des Schaltelements ein Steuersignal zu er¬ halten, das bei niedriger Steuerspannung das Schaltelement entsprechend lange in den EIN-Zustand steuert, ist es von Vorteil, wenn der Pulsweitenmodulator einen Oszillator und ein daran angeschlossenes Monoflop umfaßt, an dessen Eingang ein RC-Glied geschaltet ist, das im Betrieb durch die Schütz¬ steuerspannung beaufschlagt wird.

Für die Ansteuerung des Schaltelementes ist es von Vorteil, wenn das Monoflop über eine Logikeinheit und eine Treiber- stufe mit dem Schaltelement in Verbindung steht.

Die zuverlässige Einschaltung des Schützes ist gewährleistet, wenn bei der beschriebenen SchaltungsanordLnung, bei der ein Meßwiderstand und die Schützspule des Schützes in Reihe lie- gen und das Schaltelement mit einer Ansteuerelektronik steu¬ erbar ist, zur Überwachung der Schützsteuerspannung eine Spannungsformstufe vorgesehen ist, an die die Ansteuerelek¬ tronik gekoppelt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Spannungsformstufe eine den Mittelwert der Schütz¬ steuerspannung bildende Spannungsauswertungsstufe und eine daran anschließende Spannungsrampe mit einer Ein- und einer Ausschaltschwelle umfaßt.

Zur elektronischen Weiterverarbeitung der Schützsteuerspan¬ nung und einer anschließenden Mittelwertbildung ist es von Vorteil, wenn die Spannungsauswertungsstufe einen Spannungs¬ teiler umfaßt, dem ein Tiefpaß nachgeschaltet ist.

Die Bildung einer Ein- und einer Ausschaltschwelle wird auf einfache Weise realisiert, wenn die Spannungsrampe zwei Span-

nungsteiler aufweist, denen jeweils ein Komparator nachge¬ schaltet ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ausgänge der Kompara- toren mit einem nachgeschalteten Flipflop derart in Wirkver¬ bindung stehen, daß dieses an die Ansteuerelektronik ein Ein¬ schaltsignal abgibt, wenn die heruntergeteilte Schützsteuer¬ spannung die Einschaltschwelle überschreitet und ein Aus- schaltsignal abgibt, wenn die heruntergeteilte Schützsteuer- Spannung die Ausschaltschwelle unterschreitet. Auf diese Weise wird ohne großen Aufwand erreicht, daß die Ansteuer¬ elektronik das Schaltelement erst ansteuert, nachdem die Schützsteuerspannung die Einschaltschwelle überschreitet und dieser Zustand solange beibehalten wird, bis die Schützsteu- erspannung die Ausschaltschwelle unterschreitet.

Die Erfindung wird anhand einer in der Zeichnung dargestell¬ ten Schaltungsanordnung näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung, FIG 2 ein Detailschaltbild zur Regelung des Anzugsstromes, FIG 3 ein Detailschaltbild zur Weiterbildung der Regelung des

Anzugsstromes, FIG 4 ein Detailschaltbild zur Regelung der Ausschaltzeit, FIG 5 ein Detailschaltbild einer Sollwert-Einstelleinrich- tung, FIG 6 ein Detailschaltbild mit einem Pulsweitenmodulator zur

Erzeugung eines Haltestroms und FIG 7 einen Steuerkreis mit einer Detaildarstellung der Spannungsformstufe.

Der in FIG 1 gezeigte Steuerkreis 34 eines Schützes umfaßt einen Gleichrichterblock 7 einer Steuerspannungsquelle und dazu in Reihe geschaltet eine Schützspule 1, ein Schaltele- ent 2 und einen Meßwiderstand 3. An den Meßwiderstand 3 ist eine Anzugsstromregelungsschaltung 24 angeschlossen, die über ein Logikelement 8, das mittels einer Treiberstufe 26 an das

Schaltelement 2 angeschlossen ist, mit dem Schaltelement 2 in Wirkverbindung steht. An den Anzugsstromregelungsschalter 24 ist ferner eine Sollwerteinstelleinrichtung 25 angeschaltet. Das Logikelement 8 ist zusätzlich mit einer programmierbaren Steuerungseinrichtung 27 sowie einer mechanischen Betäti¬ gungseinrichtung 28 verbunden. Zusätzlich wird das Logik¬ element 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 Doppelweggleich¬ richtung 71, an die der Steuerkreis 34 angeschlossen ist und eine zweite Doppelweggleichrichtung 72, die einen Versor¬ gungskreis für die Spannungsformstufe 31 und eine Freilauf- Steuerung 30 speist. Ferner liegt in diesen Versorgungskreis eine Spannungsversorgungseinrichtung 29, die die Betriebs¬ spannung für all jene Verbraucher der Schaltungsanordnung liefert, die nicht unmittelbar von dem Gleichrichterblock 7 gespeist werden.

An die Schützεpule 1 ist ein Freilaufzweig 4 angeschlossen. In diesem Freilaufzweig 4 sind ein Freilaufschaltelement 18 und eine Freilaufdiode 17 in Reihe angeordnet. An dem Steu¬ ereingang des Freilaufschaltelementes 18 ist die Freilauf- Steuerung 30 angeschlossen. Die Freilaufsteuerung 30 steht mit der Spannungsformstufe 31 in Signalverbindung.

In FIG 2 ist ein Detail des Steuerkreises 34 der Schaltungs¬ anordnung dargestellt. An den Steuereingang des Schaltelemen- tes 2 ist der Ausgang eines Komparators 5 angeschlossen. Ein erster Eingang des Komparators 5 ist mit dem Meßwiderstand 3 verbunden. An einen zweiten Eingang des Komparators 5 ist ein Kodierschalter 6 angeschlossen.

Im Folgenden wird die Funktion der Regelung des Anzugsstromes näher erläutert. Sobald ein entsprechendes Steuersignal einer übergeordneten Regelung an den Steuerkreis 34 des Schützes

geschaltet wird, fließt im Steuerkreis 34 ein Steuerstrom. Das Schaltelement 2 ist zunächst eingeschaltet, so daß die Schützspule 1 strombeaufschlagt wird und das Schütz anzieht. Die Meßspannung an dem Meßwiderstand 3 ist proportional dem Anzugsstrom. Dessen Mittelwert wird durch Steuerung des

Schaltelements 2 konstant gehalten. Hierzu wird dem ersten Eingang des Komparators 5 die an dem Meßwiderstand 3 abge¬ griffene Meßspannung zugeführt. Eine zweiten Eingang des Komparators 5 wird eine Referenzspannung zugeleitet. In dem Komparator 5 wird die Meßspannung mit dieser Referenzspannung verglichen. Mittels des Kodierschalters 6 kann das Teilerver¬ hältnis eines Spannungsteilers und damit die Höhe der Refe¬ renzspannung verändert werden. Entsprechend ändert sich die Schaltschwelle des Komparators 5. Die über das Teilverhältnis auswählbaren Referenzspannungen entsprechen den jeweiligen Anzugsströmen der unterschiedlichen Leistungsklassen der Schütze, die durch die Schaltungsanordnung ansteuerbar sind. Immer dann, wenn die Meßspannung größer oder gleich der Refe¬ renzspannung ist, steht am Ausgang des Komparators 5 ein Signal an, das das Schaltelement 2 ausschaltet. Hierdurch ist der Stromfluß im Steuerkreis 34 unterbrochen. Die Meßspannung am Meßwiderstand 3 wird zu Null und damit kleiner als die Re¬ ferenzspannung. In der Folge wird die Ausgangsspannung des Komparators zu Null. Das Schaltelement 2 wird wieder leitend. Hierdurch fällt wiederum eine Meßspannung am Meßwiderstand 3 ab. Demnach ergibt sich eine pulsierende Betätigung des Schaltelements 2. Die Höhe des Auszugsstromes 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 Anzugs¬ stromes im Steuerkreis 34 wird dabei von dem durch den Me߬ widerstand 3, dem Komparator 5, dem Logikelement 8 und dem Schaltelement 2 gebildeten geschlossenen Regelkreis konstant gehalten. Der Ist-Sollwert-Vergleich wird im Komparator 5 durchgeführt. Stellglied dieses Regelkreises ist das Schalt¬ element 2.

Bei der in FIG 3 gezeigten Weiterbildung der Regelung des Anzugsstromes ist zwischen den Ausgang des Komparators 5 und den Steuereingang des Schaltelements 2 zusätzlich ein Logik¬ element 8 geschaltet. An das Logikelement 8 sind ein Oszilla- tor 9 und ein Zeitgeber 10 angeschlossen. Zusätzlich ist das Logikelement 8 mit Anschlüssen 16 für die mechanische Betäti¬ gungseinrichtung 28 sowie Anschlüssen 11 für die programmier¬ bare Steuerungseinrichtung 27 versehen. Die Anschlüsse 11 sind über eine Diode 12, einen Spannungsteiler 13, eine Zenerdiode 14 und einen Optokoppler 15 mit dem Logikelement 8 verbunden.

Sobald das Schütz angezogen hat, wird über das Logikelement 8 auf einen Oszillator 9 umgeschaltet. Der Oszillator 9 liefert ein der Halteerregung des Schützes entsprechendes Pulsmuster. Über den Zeitgeber 10 können dem Logikelement 8 Schaltzeiten vorgegeben werden. Die Ausgangssignale des Komparators 5 wer¬ den in diesem Zustand nicht berücksichtigt.

Über eine entsprechende Vorrangregelung des Logikelementes 8 kann jedoch jederzeit das Schütz über die an die Anschlüsse 16 angeschlossene mechanische Betätigungseinrichtung 28 aus¬ geschaltet werden. Ein Ausschaltsignal kann ebenfalls von der an die Anschlüsse 11 angeschlossenen programmierbaren Steue- rungseinrichtung 27 geliefert werden. Die Ankopplung der pro¬ grammierbaren Steuerungseinrichtung 27 über die Diode 12, dem Spannungsteiler 13 und die Zenerdiode 14 dient der Spannungs¬ stabilisierung. Über den Optokoppler 15 ist eine Potential¬ trennung der von einer programmierbaren Steuerung gelieferten Fremdspannung gegenüber dem Logikelement 8 gewährleistet.

Mittels der angeschlossenen programmierbaren Steuerungsein¬ richtung 27 können ganze Schaltprogramme für das Schütz durchfahren werden.

FIG 4 zeigt insbesondere eine Schaltung zur Steuerung des Freilaufzweiges 4. An das Freilaufschaltelement 18 ist über einen FreilaufOptokoppler 19 ein Monoflop 20 angeschlossen.

Das Monoflop 20 steht mit einer Spannungsauswertungseinrich- tung 22 und einem RC-Teiler 23, der über einen weiteren Kodierschalter 21 eingestellt wird, in Verbindung. Die Span- nungsauswertungseinrichtung 22 ist an die zweite Doppelweg- gleichrichtung 72 angeschlossen.

Zum Ausschalten eines Schützes muß die in der Schützspule 1 gespeicherte Energie in dem Freilaufzweig 4 abgebaut werden. Dadurch, daß in dem Freilaufzweig 4 neben der Freilaufdiode 17 das Freilaufschaltelement 18 angeordnet ist, kann dieser Energieabbau gesteuert durchgeführt werden. Die zeitliche Dauer des Energieabbaus wird durch die Einschaltzeiten des Freilaufschaltelementes 18 bestimmt. Das Freilaufschaltele¬ ment 18 wird entsprechend den vom Monoflop 20 über den Opto- koppler 19 potentialfrei übermittelten Signal ein- oder aus¬ geschaltet. Die Triggerung des Monoflops erfolgt durch einen RC-Teiler 23. Dadurch, daß über einen weiteren Kodierschalter 21 der ohmsche Anteil des RC-Teilers 23 verändert werden kann, können am RC-Teiler 23 von einem Bediener Zeitvorgaben eingestellt werden, innerhalb welcher das Schütz definiert abfällt. Eine andere Steuerungsmöglichkeit ist durch die Spannungsauswertungseinrichtung 22 gegeben. Hierbei wird in Abhängigkeit von der von der Steuerspannungsquelle geliefer¬ ten Spannung das Monoflop 20 getriggert.

FIG 5 zeigt ein Detailschaltbild zur Sollwert-Einstellein- richtung 25.

Die Sollwert-Einstelleinrichtung 25 umfaßt einen Spannungs- teiler 13, der aus einem Primärwiderstand 35 und mehreren jeweils über einen Drehkodierschalter 6 anwählbaren Sekundär¬ widerständen 36 besteht. Zu jedem Sekundärwiderstand 36 ist jeweils ein Sonderwiderstand 37 mittels eines elektronischen Schalters 38 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 39 mit seinem einen Anschlußkontakt 40 gelegt. Der andere Anschluß- kontakt 43 des Tasters 39 liegt an Masse.

Wenn der Benutzer dieses Schützes dessen Schützspule 1 durch eine energiesparende Sonderspule ersetzt, ist es erforder¬ lich, zusätzlich zu den bisher auswählbaren Referenzspan- nungen eine weitere Sonderspannung auswählen zu können.

Dadurch, daß die Sonderspule einen niedrigeren Anzugsstrom benötigt, muß auch die Referenzspannung am Spannungsteiler 13 entsprechend eingestellt werden. Dies geschieht durch Betäti- gen 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. Infolgedessen wird den Sekundärwiderständen 36 jeweils ein Sonderwiderstand 37 parallel geschaltet. Somit sind über den Drehkodierschalter 6 auch für mit einer Sonderspule bestückte Schütze unterschied¬ lichen Leistungsklassen entsprechende Sonderspannungen aus¬ wählbar.

FIG 6 zeigt den Steuerkreis 34 mit einer Detaildarstellung des Pulsweitenmodulators 33 gemäß FIG 1. Zum Gleichrichter¬ block 7 sind die Schützspule 1, das Schaltelement 2 und der Meßwiderstand 3 in Reihe geschaltet. Parallel zur Schützspule 1 liegt der Freilaufzweig 4. Die infolge des Schützstromes am Meßwiderstand 3 anliegende Spannung ist an den Eingang der

Anzugsstromregelungsschaltung 24 geschaltet, die aus dem Kom¬ parator 5 und einem nachgeschalteten Monoflop 55 besteht. Diesem schließt sich die Reihenschaltung aus dem Logikelement 8 und der Treiberstufe 26 an, die mit dem z.B. als Transistor 2 ausgeführten Schaltelement verbunden ist. An dem Komparator 5 ist eingangsseitig außerdem die Sollwert-Einstelleinrich- tung 25 geschaltet, durch die eine einstellbare Referenzspan-

nung als Schwelle vorgegeben wird. Überschreitet die Meßspan¬ nung die Referenzspannung, gibt der Komparator 5 ein Auslδse- signal an das Monoflop 55, was daraufhin ein Zeitfenster kon¬ stanter Dauer, z.B. eine Millisekunde erzeugt, nach deren Ab- lauf das eingeschaltete Schaltelement 2 über die Logik 8 und die Treiberstufe 26 in den AUS-Zustand geschaltet wird. Das bedeutet, daß das Schütz 1 durch Öffnen und Schließen des Schaltelements 2 mit einem bestimmten Strom beaufschlagt wird. Die Höhe dieses Stromes läßt sich über das Tastverhält- nis einstellen. An das Logikelement 8 ist außerdem die Zeit¬ steuerungseinrichtung 32 und die Spannungsformstufe 31 ange¬ schlossen. Die Zeitsteuerungseinrichtung 32 gibt die Dauer für die Anzugsphase des Schützes 1 vor, in der ein relativ hoher Anzugsstrom benötigt wird.

Die Spannungsformstufe 31 besteht aus einer Spannungsauswer¬ tungsstufe 46, die eine Mittelwertbildung der am Ausgang des Gleichrichterblocks 7 anstehenden Schüt∑steuerspannung bil¬ det, und aus einer Spannungsrampe 47, durch die eine Ein- schalt- und eine Ausschaltschwelle vorgegeben ist. Die Steue¬ rung des Schaltelements 2 über die Anzugsstromregelungsschal¬ tung 24 erfolgt nur während der durch die Zeitsteuerungsein¬ richtung 32 vorgegebenen Dauer, wobei als weitere Bedingung der durch die Spannungsauswertungsstufe 46 gebildete Mittel- wert für die Einschaltung zunächst die Einschaltschwelle der Spannungsrampe 47 überschreiten muß und dann solange anhält bis deren Ausschaltschwelle unterschritten wird. Die Verknüp¬ fung dieser Bedingungen erfolgt über das Logikelement 8. An die Anzugsphase schließt sich die Haltephase des Schützes an, in der der Haltestrom um den Faktor von etwa 20 bis 30 klei¬ ner ist als der Anzugsstrom. Der Haltestrom wird mittels des Pulsweitenmodulators 33 realisiert, der an das Logikelement 8 gekoppelt ist. Der Pulsweitenmodulator 33 besteht aus einem durch oh sche Widerstände 48,49 gebildeten Spannungsteiler, wobei dem ohmschen Widerstand 49 noch ein Kondensator 50 zur Masse hin in Reihe geschaltet ist. Der Spannungsteiler ist über eine Schutzdiode 53 mit seinem ohmschen Widerstand 48 an

die Steuerspannungsquelle angeschlossen. Zwischen den ohm¬ schen Widerständen 48 und 49 ist eine Sperrdiode 52 geschal¬ tet. Parallel zum Kondensator 50 liegt ein Monoflop 45, an das ein Oszillator 9 angeschlossen ist. Der Spannungsteiler liefert ein Abbild der Steuerspannung auf einem niedrigen Niveau, wobei der Kondensator 50 dementsprechend mit einer durch das RC-Glied 49,50 bestimmten Zeitkonstante aufgeladen wird. Parallel zum RC-Glied 49,50 liegt eine Zenerdiode 51, durch die das Monoflop 45 gegen Überspannungen geschützt wird. Bei jedem Taktpuls, den der Oszillator 9 abgibt, reagiert das Monoflop 45 mit einem Zeitfenster, dessen Dauer durch die momentan am Spannungsteiler anliegende Steuerspan¬ nung derart bestimmt ist, daß bei kleiner Spannungsamplitude die Aufladung des Kondensators 50 entsprechend länger dauert. Demzufolge ergibt sich am Ausgang des Monoflops 45 ein ent¬ sprechend breites Zeitfenster, was zu einer entsprechend langen Einschaltdauer des Schaltelementes 2 führt. Bei hoher Spannungsamplitude der Steuerspannung ergibt sich dagegen ein entsprechend schmales Zeitfenster am Ausgang des Monoflops 45, da in diesem Falle die Aufladung des Kondensators 50 sehr schnell erfolgt.

Die Schutzdiode 53 dient ebenso wie die Sperrdiode 52 zur Vermeidung von Rückströmen. An den Verbindungspunkt zwischen dem ohmschen Widerstand 49 und der Diode 52 ist ein Konden¬ sator 54 gegen Masse geschaltet, der zur Glättung der anste¬ henden heruntergeteilten Schützsteuerspannung dient. Beim Be¬ trieb des Steuerkreises 34 an Wechselspannung ergibt sich am Ausgang des Gleichrichterblocks 7 eine pulsierende Gleich- Spannung, die ohne den Einsatz des zusätzlichen Kondensators 54 in der Nähe der Nullpunkte zu Undefinierten Signalen füh¬ ren würde.

Wenn die pulsierende Gleichspannung unter dem Wert der Zener- diode 51 liegt, wird für den Ladevorgang des Kondensators 50 mehr Zeit benötigt. Die Pulsbreite am Ausgang vom Monoflop 45 ändert sich in Abhängigkeit der Steuerspannung. Wird die

Steuerspannung kleiner als die Zenerspannung der Zenerdiode 51, wird der Puls breiter. Bei höherer Steuerspannung wird der Puls schmäler.

Der Schalttransistor 2 wird über das Logikelement 9 und die Treiberstufe 26 mit dem so gewonnenen Signal angesteuert, so daß das Schütz weitgehend unabhängig von der Steuerspannung mit einem konstanten Haltestrom in Schützstellung "EIN" ge¬ halten wird.

In FIG 7 ist der Steuerkreis 34.des Schützes gemäß FIG 1 mit einer Detaildarstellung der Spannungsformstufe 31 wiedergege¬ ben. Sie umfaßt eine Spannungsauswertungsstufe 46 und eine Spannungsrampe 47 und liegt zwischen der Steuerspannungsquel- le und der Ansteuerelektronik 56, die im wesentlichen die An¬ zugsstromregelungsschaltung 24, die Sollwerteinstelleinrich¬ tung 25, das Logikelement 8 und die Treiberstufe 26 beinhal¬ tet.

Die Spannungsauswertungsstufe 46 enthält eingangsseitig eine Diode 76 und dazu in Reihe einen aus den ohmschen Widerstän¬ den 57,58 gebildeten Spannungsteiler, dem ein rückgekoppelter Tiefpaß, bestehend aus einem ohmschen Widerstand 59, zwei Kondensatoren 60,61 und einer Diode 62, nachgeschaltet ist. Der Widerstand 59 liegt einerseits am Verbindungspunkt der Widerstände 57,58 und ist andererseits über den Kondensator 60 an Masse gelegt. Dem Widerstand 58 ist der Kondensator 61 und dem Widerstand 59 die Diode 62 parallel geschaltet. In Reihe zum Widerstand 59 liegt eine Diode 68, die kathodensei- tig über einen Kondensator 69 an Masse geschaltet ist.

Die solchermaßen aufgebaute Spannungsauswertungsstufe 46 ist über den Verbindungspunkt zwischen der Diode 68 und dem Kon¬ densator 69 an die Spannungsrampe 47 gekoppelt. Diese ist im wesentlichen aus zwei Schwellwertstufen gebildet, von denen die eine zur Schaffung der Eingangsschwelle und die andere zur Bereitstellung der Ausgangsschwelle dient. Beide Schwell-

wertstufen sind eingangsseitig jeweils mit einem angepaßten Spannungsteiler versehen. Für die Ausschaltschwelle ist der aus den ohmschen Widerständen 77,78 gebildete Spannungsteiler vorgesehen, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt einerseits der Kondensator 70 gegen Masse liegt und andrerseits der Kom¬ parator 65 angeschlossen ist. Der weitere eingangsseitige An¬ schlußpunkt des Komparators 65 ist über eine an konstanter Spannung U _ß liegende Teilerschaltung 73,74,75 an ein festes Spannungspotential als Referenz gelegt. Parallel zum Wider- stand 78 liegt der Kondensator 70 gegen Masse.

In entsprechender Weise ist die andere Schwellwertstufe auf¬ gebaut. Sie beinhaltet einen aus den ohmschen Widerständen 63,64 gebildeten Spannungsteiler, wobei dem Widerstand 64 ein Kondensator 71 gegen Masse parallel geschaltet ist. An den gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 63,64 ist ein Komparator 66 geschaltet. An dessen anderem Eingang liegt ein durch die genannte Teilerschaltung 73,74,75 definiertes Span¬ nungspotential an.

Beide Komparatoren 65,66 sind über ein Flipflop 67 mit der Ansteuerelektronik 56 verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Spannungsformstufe 31 erläutert.

Die Schützsteuerspannung wird durch den Spannungsteiler 57,58 auf ein niedriges Niveau heruntergeteilt. In dem anschließen¬ den Tiefpaß 59,60,61,62 erfolgt eine Mittelwertbildung in der Weise, daß die heruntergeteilte Schützsteuerspannung aufsum¬ miert, und in dem anschließenden Kondensator 69 gespeichert wird. Die Diode 62 dient dabei zur Rückkopplung, während die weitere Diode 68 als Spitzenwertdetektor fungiert.

Der so gebildete Spannungsmittelwert wird in der Einschalt¬ schwellstufe auf ein hierfür angepaßtes Niveau durch den Spannungsteiler 70,77,78 heruntergeteilt und dem Eingang des

Durch diverse Einstellmöglichkeiten kann ein Betreiber mit¬ tels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung seinem spezi¬ ellen Anwendungsfall entsprechende Vorgaben, wie beispiels¬ weise Schaltzyklen und/oder die Amplitude des Anzugsstromes, komfortabel machen. Diese Einstellmöglichkeiten lassen es zu, mit nur einem Ansteuerbaustein jeweils Schütze verschiedener Leistungsklassen anzusteuern. Ein solcher Ansteuerbaustein kann, insbesondere auf einer Hutschiene, nachträglich vor ein bereits installiertes Schütz montiert werden. Das Schütz kann auch bereits herstellerseitig mit dem Baustein versehen sein. Die Verwendung nur eines Ansteuerbausteins für Schütze ver¬ schiedener Leistungsklassen bietet sowohl für den Hersteller eines solchen Bausteins Vorteile als auch für den Benutzer. Der Hersteller erzielt Ersparnisse bei der Produktion. Für den Benutzer ergeben sich eine höhere Bedienungsfreundlich- keit sowie eine einfachere Wartung dadurch, daß er nur noch einen Typ Ansteuerbaustein bereitstellen muß.