CH351657A - Circuit for AC contactors in electrical systems - Google Patents

Circuit for AC contactors in electrical systems

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CH351657A
CH351657A CH351657DA CH351657A CH 351657 A CH351657 A CH 351657A CH 351657D A CH351657D A CH 351657DA CH 351657 A CH351657 A CH 351657A
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CH
Switzerland
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contactor
circuit
contact
current
holding
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German (de)
Inventor
Ulrich Dr Neidhardt Hans
Original Assignee
Schlatter Ag
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1012Power supply characterised by parts of the process

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

  

  Schaltung für     Wechselstromschütze    in elektrischen     Anlagen       Magnetisch hochbelastete Wechselstromkreise   wie z. B. die Primärkreise von     Schweisstrafos      müssen bekanntlich in bestimmten Phasenlagen des  Stromes ein- und ausgeschaltet werden, um eine  Überlastung der Spannungsquelle durch überstarke  Einschaltstromstösse zu verhindern.  



  Der Idealfall, dass die Ausschaltung bei einem       vernachlässigbaren        Momentanwert    des magnetischen  Flusses und die Einschaltung bei Beginn einer Halb  welle des Stromes erfolgt, lässt sich zwar durch elek  tronische     Hilfsmittel    verwirklichen, erfordert aber  einen erheblichen Aufwand. Gegenstand der Erfin  dung ist demgegenüber eine sehr einfache Schaltung,  welche das gleiche Ziel mit einer für die meisten  praktischen Fälle ausreichenden Annäherung zu er  reichen gestattet.  



  Die Erfindung geht von der Erfahrung aus, dass  die Ansprechzeit, innerhalb deren ein moderner  Schütz ein- bzw. ausschaltet, meist weniger als eine  Halbwelle     umfasst,    innerhalb deren der Strom in  seiner Erregerwicklung fliesst, und dass diese An  sprechzeit sich mit einfachen Mitteln     in        einem    ge  wünschten Masse verlängern lässt. Die Erfindung be  dient sich zum Aus- und Einschalten von magnetisch  belasteten Wechselstromkreisen eines Schützes     mit     wenigstens einer     Erregerwicklung    und einem Halte  kontakt; sie besteht darin, dass der Steuerkontakt  und der Haltekontakt des Schützes, über je ein  Ventil an Wechselspannung gelegt sind.

   Diese Ventile  haben entgegengesetzte     Durchlassrichtungen,    und ihre  Stromkreise sind an die     magnetische    und mecha  nische Trägheit des     Schützes    derart angepasst, dass  das Schütz erst dann einschaltet bzw. ausschaltet,  wenn die Dauer des Stromflusses durch seine Erreger  wicklung bzw. die Dauer der     Stromlosigkeit    seiner  Erregerwicklung angenähert den Betrag der Dauer  einer vollen     Halbwelle    des Stromes erreicht.

   Dadurch    kann man leicht erreichen, dass die Aus- und Ein  schaltung etwa dann erfolgt, wenn der Strom (J)  sich in derjenigen Halbwelle, in welcher der Gleich  richter des Steuerkreises durchlässig ist, dem Null  durchgang     nähert;    dies entspricht einer Phase der       Wechselspannung    von etwa 70 bis 90      in    bezug auf  den vorangegangenen Nulldurchgang der Spannung  und bei überwiegend     induktivem    Verbraucher dem  Ende bzw. Anfang einer Halbwelle des geschalteten  Stromes.  



  In der erfindungsgemässen Schaltung des Schützes   wartet  das Schütz also nach dem Öffnen oder  Schliessen seines Steuerkontaktes zunächst, bis der  angeführte, ziemlich genau definierte     Phasenwinkel     von etwa 70 bis 90  in bezug auf den vorangegan  genen Nulldurchgang der     Spannung    erreicht ist; erst  dann schaltet es aus oder ein. Der einzige Nachteil  gegenüber den eingangs erwähnten elektronischen  Schaltungen besteht     darin,    dass gelegentlich eine  längere  Wartezeit  in Kauf genommen werden muss;  sie kann aber im Höchstfall nur knapp drei Halb  wellen - das heisst immer nur den     Bruchteil    einer  Sekunde - betragen.  



       Ein        Ausführungsbeispiel    der Erfindung sei im  folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.  Von diesen zeigt:       Fig.    1 ein Beispiel der     erfindungsgemässen    Schal  tung,       Fig.2    das Diagramm eines Ausschaltvorganges,    und       Fig.3    das Diagramm eines nachfolgenden Ein  schaltvorganges.  



  Gemäss     Fig.    1 liegt     im    Stromkreis der Wechsel  spannungsquelle 1 und des Verbrauchers 2     ein     Schütz, dessen     Erregerwicklung    mit 3 und dessen  Arbeitskontakt mit 10     bezeichnet        ist.    Die Erreger  wicklung 3 liegt über den Steuerkontakt 4, den      Gleichrichter 5     und    den Widerstand 6 an Wechsel  spannung. Gleichzeitig mit dem Arbeitskontakt 10  wird ein Haltekontakt 7 betätigt, welcher über den  Gleichrichter 8 und den Widerstand 9 an der Erreger  wicklung 3 liegt.

   Die Widerstände 6 und 9 sind so  auf die magnetische und mechanische Trägheit des  Schützes abgestimmt, dass das     Schütz    erst dann     aus-          bzw.    einschaltet, wenn der Strom in     seiner    Erreger  wicklung     während    einer bestimmten, etwa die Dauer  einer Halbwelle umfassenden Zeitspanne unterbro  chen bzw. eingeschaltet gewesen ist. Die Wirkungs  weise ist dann folgende:  Das Ventil 5 lässt nur die positiven Halbwellen       Js,    das Ventil 8 nur die negativen Halbwellen JH  durch.

   Bei dem in     Fig.2    dargestellten     Abschalt-          vorgang    sind Steuerkontakt 4 und Haltekontakt 7  zunächst geschlossen. Es möge nun der Steuer  kontakt 4 im Zeitpunkt     t,1    geöffnet werden. Da dieser  Zeitpunkt um weniger als eine Halbwelle vor dem  nächsten Nulldurchgang des im Steuerkreis 4 bis 6       fliessenden    Stromes Ja liegt, kommt es im Zeitintervall  der betreffenden     Halbwelle    noch nicht zur Abschal  tung; der Haltekontakt 7 bleibt daher geschlossen  und die nächste (negative) Halbwelle, welche der  Erregerwicklung 3 über diesen Haltekontakt 7 und  das Ventil 8 zufliesst, hält daher das Schütz ein  geschaltet.

   Die dritte Halbwelle nach dem Zeitpunkt       t"    müsste wieder über den Steuerkontakt 4 und das  Ventil 5 kommen; sie fällt völlig aus, weil der Steuer  kontakt 4 geöffnet ist. Gegen Ende dieser Halbwelle  - das heisst unmittelbar vor dem Nulldurchgang des  Stromes     J,    - kommt es dann zur Abschaltung A.  Da hierbei auch der Haltekontakt 7 geöffnet wird,  bleibt das Schütz dann offen.  



       Umgekehrt    verlaufen die Vorgänge beim Ein  schalten nach     Fig.    3. Wird .er Steuerkontakt 4 bei  spielsweise im Zeitpunkt     t,    geschlossen, so bleibt  dies zunächst ohne Wirkung, weil die Phasendiffe  renz von     t,    bis zum nächsten     Stromnulldurchgang    nur  etwa 120  beträgt. Das Schütz bleibt also offen; da  dann auch der Haltekontakt 7 offen bleibt, erhält  die     Erregerwicklung    in der nächsten     Halbwelle    kei  nen Strom.

   In der dritten Halbwelle nach dem Zeit  punkt     t,    hingegen fliesst durch die Erregerwicklung 3  vom Anfang an der Steuerstrom     Js,    so dass das Schütz  am Ende dieser Halbwelle     im    Punkt E einschaltet.  Hierbei wird gleichzeitig der Haltekontakt 7 ge  schlossen, so dass das Schütz nun so lange ge  schlossen bleibt, bis man den Steuerkontakt 4 wie  der unterbricht und hierdurch erneut die in     Fig.    2  dargestellten Vorgänge einleitet.  



  Wie man erkennt,     .erfolgen    Aus- und Einschal  tung stets unmittelbar vor dem Nulldurchgang des  Steuerstromes am Ende einer derjenigen Halbwellen,    in denen das Ventil 5 des Steuerkreises 4 bis 6  durchlässig ist. Damit ist die Phase der Aus- und       Einschaltung        angenähert    auf den gleichen Wert  fixiert, so dass die Belastung des Verbrauchers 2  praktisch unter der gleichen Phase wieder einsetzt,  unter der sie unterbrochen worden war. Hat der  Verbraucher annähernd denselben Leistungsfaktor  wie das Schütz, so wird er - ebenfalls ungefähr  in einem Nulldurchgang des Stromes aus- bzw. ein  geschaltet. Stossweise erfolgende     Ummagnetisierungs-          vorgänge    werden hierdurch offenbar vermieden.  



  Statt einer einzigen Erregerwicklung (3) kann  man natürlich auch getrennte Wicklungen für den  Steuer- und     Haltestromkreis    am Schütz vorsehen;  hierbei kann man den Eigenwiderstand dieser Wick  lungen so wählen, dass die Widerstände 6 und 9 über  flüssig werden. Ferner kann man in vielen Fällen  durch Kondensatoren, welche man parallel zu den  Widerständen 6 und 9 bzw. zur Erregerwicklung 3  (oder in Reihe mit dieser) schaltet, die Phasenver  schiebung zwischen dem     Belastungs-    und dem Steuer  strom und dadurch die Phasenlage, in welcher der  Belastungsstrom aus- und eingeschaltet wird, günstig  beeinflussen.



  Circuit for AC contactors in electrical systems Magnetically highly loaded AC circuits such as B. the primary circuits of welding transformers must be known to be switched on and off in certain phase positions of the current in order to prevent overloading of the voltage source by excessive inrush currents.



  The ideal case that the switch-off takes place at a negligible instantaneous value of the magnetic flux and the switch-on takes place at the beginning of a half-wave of the current, can indeed be achieved by electronic aids, but requires considerable effort. The subject of the inven tion, on the other hand, is a very simple circuit which allows the same goal to be reached with a sufficient approximation for most practical cases.



  The invention is based on the experience that the response time within which a modern contactor switches on or off usually comprises less than a half-wave within which the current flows in its field winding, and that this response time can be combined with simple means the desired mass can be extended. The invention be used for switching off and on magnetically loaded alternating current circuits of a contactor with at least one excitation winding and a holding contact; it consists in the fact that the control contact and the holding contact of the contactor are each connected to AC voltage via a valve.

   These valves have opposite flow directions, and their circuits are adapted to the magnetic and mechanical inertia of the contactor in such a way that the contactor only switches on or off when the duration of the current flow through its exciter winding or the duration of the currentlessness of its exciter winding approximates reaches the amount of the duration of a full half-wave of the current.

   This makes it easy to achieve that the switching off and on takes place when the current (J) approaches the zero crossing in that half-wave in which the rectifier of the control circuit is permeable; this corresponds to a phase of the alternating voltage of about 70 to 90 in relation to the previous zero crossing of the voltage and, in the case of a predominantly inductive consumer, the end or beginning of a half-wave of the switched current.



  In the inventive circuit of the contactor, the contactor waits after opening or closing its control contact until the specified, fairly precisely defined phase angle of about 70 to 90 with respect to the previous zero crossing of the voltage is reached; only then does it switch off or on. The only disadvantage compared to the electronic circuits mentioned at the beginning is that occasionally a longer waiting time has to be accepted; At the most, however, it can only amount to just under three half-waves - that is, only a fraction of a second.



       An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Of these: FIG. 1 shows an example of the inventive circuit, FIG. 2 shows the diagram of a switch-off process, and FIG. 3 shows the diagram of a subsequent switch-on process.



  According to Fig. 1 is in the circuit of the alternating voltage source 1 and the load 2 is a contactor whose excitation winding is denoted by 3 and whose normally open contact is 10. The exciter winding 3 is on the control contact 4, the rectifier 5 and the resistor 6 to AC voltage. Simultaneously with the normally open contact 10, a holding contact 7 is actuated, which is via the rectifier 8 and the resistor 9 on the exciter 3 winding.

   The resistors 6 and 9 are matched to the magnetic and mechanical inertia of the contactor so that the contactor only switches on or off when the current in its exciter winding is interrupted or interrupted for a certain period of time, approximately the duration of a half-wave. has been switched on. The mode of action is then as follows: The valve 5 only allows the positive half-waves Js, the valve 8 only the negative half-waves JH.

   In the shutdown process shown in FIG. 2, the control contact 4 and the holding contact 7 are initially closed. The control contact 4 may now be opened at time t, 1. Since this point in time is less than a half-wave before the next zero crossing of the current Yes flowing in the control circuit 4 to 6, there is no disconnection in the time interval of the relevant half-wave; the holding contact 7 therefore remains closed and the next (negative) half-wave, which flows to the excitation winding 3 via this holding contact 7 and the valve 8, therefore keeps the contactor switched on.

   The third half-wave after the point in time t "would have to come again via the control contact 4 and the valve 5; it fails completely because the control contact 4 is open. Towards the end of this half-wave - that is, immediately before the zero crossing of the current J - comes it then switches off A. Since this also opens the holding contact 7, the contactor then remains open.



       The reverse is the case when switching on according to FIG. 3. If the control contact 4 is closed at time t, for example, this initially has no effect because the phase difference from t to the next current zero is only about 120. The contactor remains open; since the holding contact 7 then remains open, the field winding receives no current in the next half-wave.

   In the third half-wave after the time point t, however, the control current Js flows through the excitation winding 3 from the beginning, so that the contactor switches on at the end of this half-wave at point E. Here, the holding contact 7 is closed at the same time, so that the contactor remains closed until the control contact 4 is interrupted and the processes shown in FIG. 2 are initiated again.



  As can be seen, switching off and on is always carried out immediately before the zero crossing of the control current at the end of one of those half-waves in which the valve 5 of the control circuit 4 to 6 is permeable. The phase of switching on and off is thus fixed approximately at the same value, so that the load on the consumer 2 starts again practically under the same phase under which it was interrupted. If the consumer has approximately the same power factor as the contactor, it is switched off or on - also approximately in a zero crossing of the current. Intermittent magnetic reversal processes are apparently avoided in this way.



  Instead of a single excitation winding (3), you can of course also provide separate windings for the control and holding circuit on the contactor; here you can choose the intrinsic resistance of these windings so that the resistors 6 and 9 are superfluous. Furthermore, you can in many cases by capacitors, which are connected in parallel to the resistors 6 and 9 or to the field winding 3 (or in series with this), the phase shift between the load and the control current and thereby the phase position in which the load current is switched off and on favorably.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Schaltung für Wechselstromschütze in elektrischen Anlagen, welches Schütz mit wenigstens einer Er regerwicklung und .einem Haltekontakt ausgerüstet ist und welches einen magnetisch belasteten Wech selstromkreis aus- und einschaltet, dadurch gekenn zeichnet, dass der Steuerkontakt (4) und der Halte kontakt (7) des Schützes über je ein Ventil (5, 8) an Wechselspannung liegen, wobei die erwähnten Ventile (5, 8) entgegengesetzte Durchlassrichtungen aufweisen und ihre Stromkreise an die magnetische und mechanische Trägheit des Schützes derart an gepasst sind, dass das Schütz erst dann einschaltet bzw. ausschaltet, wenn die Dauer des Stromflusses durch seine Erregerwicklung bzw. PATENT CLAIM Circuit for AC contactors in electrical systems, which contactor is equipped with at least one excitation winding and a holding contact and which switches a magnetically loaded alternating current circuit on and off, characterized in that the control contact (4) and the holding contact (7) of the contactor are connected to alternating voltage via a valve (5, 8), the aforementioned valves (5, 8) having opposite flow directions and their circuits being adapted to the magnetic and mechanical inertia of the contactor in such a way that the contactor only then switches on or . switches off when the duration of the current flow through its field winding resp. die Dauer der Stromlosigkeit seiner Erregerwicklung angenähert den Betrag der Dauer einer vollen Halbwelle des Stromes erreicht. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sowohl der den Steuerkontakt (4) enthaltende als auch der den Haltekontakt (7) ent haltende Stromkreis je einen Ohmschen Widerstand (6, 9) zur Beeinflussung der Ansprechverzögerung des Schützes enthält. 2. Schaltung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stromkreise, in welchen je der Steuerkontakt (4) und der Haltekontakt (7) liegen, einer gemeinsamen Erregerwicklung (3) des Schützes aufgeschaltet sind. the duration of the currentlessness of its excitation winding approximates the amount of the duration of a full half-wave of the current. SUBClaims 1. Circuit according to claim, characterized in that both the control contact (4) containing and the holding contact (7) ent holding circuit each contains an ohmic resistor (6, 9) to influence the response delay of the contactor. 2. Circuit according to claim, characterized in that the circuits in which the control contact (4) and the holding contact (7) are located are connected to a common excitation winding (3) of the contactor.
CH351657D 1957-06-24 1957-06-24 Circuit for AC contactors in electrical systems CH351657A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3023106A1 (en) * 1980-06-20 1982-01-14 Holec GmbH, 4750 Unna METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR INTERRUPTING A DC CURRENT THAT SERVES A MAGNETIC COIL

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3023106A1 (en) * 1980-06-20 1982-01-14 Holec GmbH, 4750 Unna METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR INTERRUPTING A DC CURRENT THAT SERVES A MAGNETIC COIL

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