Claims (4)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines einen Wechselstromkreis schaltenden, bistabilen Relais, bei dem der Erregerstrom durch kurzzeitiges Schliessen eines Schaltgliedes die Relaisspule erregt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Reihenschaltung mit der Relaisspule (3) und dem Schaltglied (1) ein Vorwiderstand (2) angeordnet ist, der in Abstimmung auf den Bewegungsablauf des bistabilen Relais dessen Anzugsstrom so bemisst, dass die Öffnung der Relaiskontakte (4) 20° bis 10° elektrisch vor dem Nulldurchgang der Wechselspannung und das Schliessen der Relaiskontakte (4) bis 20° elektrisch nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt.1. Circuit arrangement for controlling a bistable relay switching an AC circuit, in which the excitation current excites the relay coil by briefly closing a switching element, characterized in that a series resistor (2) is connected in series with the relay coil (3) and the switching element (1). is arranged, which, in coordination with the movement sequence of the bistable relay, measures its inrush current in such a way that the opening of the relay contacts (4) occurs 20° to 10° electrically before the zero crossing of the AC voltage and the closing of the relay contacts (4) occurs up to 20° electrically after the Zero crossing of the AC voltage takes place.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwiderstand (2) aufgeteilt ist in einen Widerstand (2a) und einen Kaltleiter (2b).2. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the series resistor (2) is divided into a resistor (2a) and a PTC thermistor (2b).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freilaufdiode (5) parallel zur Relaisspule (3) angeordnet ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that a freewheeling diode (5) is arranged parallel to the relay coil (3).
4. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (1) ein Thyristor (6) ist.4. Circuit arrangement according to Claims 1 to 3, characterized in that the switching element (1) is a thyristor (6).
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines einen Wechselstromkreis schaltenden bista-bilden Relais, bei dem der Erregerstrom durch kurzzeitiges Schliessen eines Schaltgliedes die Relaisspule erregt.The invention relates to a circuit arrangement for driving a bista-forming relay that switches an AC circuit, in which the excitation current excites the relay coil by briefly closing a switching element.
Bistabile Relais werden normalerweise durch kurzes Anlegen der Netz-Wechselspannung betätigt. Hierdurch wird der Anker eines Magnetsystems bewegt, der eine Kontaktbrücke in eine andere Stellung bringt (siehe z.B. DE-OS 2050134).Bistable relays are normally actuated by momentary application of the AC mains voltage. This moves the armature of a magnet system, which moves a contact bridge into a different position (see e.g. DE-OS 2050134).
Die Schaltzeitpunkte, bezogen auf die Sinuskurve der zu schaltenden Spannung, sind hierbei nicht definiert. Sie liegen irgendwo auf der Spannungskurve.The switching times, based on the sine curve of the voltage to be switched, are not defined here. They are somewhere on the tension curve.
Es gibt auch bistabile Relais, die für den jeweiligen Schaltzustand einen elektronischen Speicher besitzen. Hierbei ist zwar eine Abfrage der Spannungskurve und somit auch ein definierter Schaltzeitpunkt möglich. Jedoch ist der Aufwand an Bauelementen sehr gross. Für eine minimale Kontaktbelastung sollten die Schaltzeitpunkte nahe dem Nulldurchgang liegen.There are also bistable relays that have an electronic memory for the respective switching state. In this case, a query of the voltage curve and thus also a defined switching time is possible. However, the cost of components is very large. For a minimum contact load, the switching times should be close to the zero crossing.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit sehr wenigen Bauelementen ein Schliessen und Öffnen von Wechselstromkreisen im nahen Bereich des Nulldurchganges der Spannung zu ermöglichen.The object of the invention is to enable closing and opening of AC circuits in the vicinity of the zero crossing of the voltage with very few components.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer Reihenschaltung mit der Relaisspule und dem Schaltglied ein Vorwiderstand angeordnet ist, der in Abstimmung auf den Bewegungsablauf des bistabilen Relais dessen Anzugsstrom so bemisst, dass die Öffnung der Relaiskontakte 20° bis 10° elektrisch vor dem Nulldurchgang der Wechselspannung und das Schliessen der Relaiskontakte bis 20° elektrisch nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt.The object is achieved according to the invention in that a series resistor is arranged in a series connection with the relay coil and the switching element, which, in coordination with the movement sequence of the bistable relay, measures its pick-up current such that the relay contacts open 20° to 10° electrically before the zero crossing of the alternating voltage and the closing of the relay contacts takes place up to 20° electrically after the zero crossing of the alternating voltage.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorteilhaft der Vorwiderstand in einen Widerstand und einen Kaltleiter aufgeteilt.In a further embodiment of the invention, the series resistor is advantageously divided into a resistor and a PTC thermistor.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Freilaufdiode parallel zur Relaisspule angeordnet.In a further embodiment of the invention, a freewheeling diode is arranged in parallel with the relay coil.
In anderer Ausbildung der Erfindung wird als Schaltglied für den Erregerstromkreis ein Thyristor eingesetzt.In another embodiment of the invention, a thyristor is used as the switching element for the exciter circuit.
Die erfindungsgemässe Anordnung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen erläutert.The arrangement according to the invention is explained in the drawing in two exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt eine Ansteuerschaltung für ein bistabiles Relais mit Vorwiderstand, Freilaufdiode und mit mechanischem Taster;1 shows a drive circuit for a bistable relay with a series resistor, a freewheeling diode and a mechanical button;
Fig. 2 zeigt eine Ansteuerschaltung für ein bistabiles Relais mit einem elektronischen Schalter;2 shows a control circuit for a bistable relay with an electronic switch;
Fig. 3 zeigt einen graphischen Ablauf der Vorgänge gemäss den Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 und 2.FIG. 3 shows a graphic sequence of the processes according to the circuit arrangements according to FIGS. 1 and 2.
Gemäss Fig. 1 fliesst in der positiver Halbwelle von der Phase Ph über den mechanischen Taster 1 und über den Vorwiderstand 2 ein Strom gemäss der treibenden sinusförmigen Netzspannung durch die Relaisspule zum Nulleiter.According to FIG. 1, a current flows in the positive half-wave from the phase Ph via the mechanical button 1 and via the series resistor 2 in accordance with the driving sinusoidal mains voltage through the relay coil to the neutral conductor.
Unter Berücksichtigung des mechanischen Bewegungsablaufs wird durch eine ausgewählte Bemessung des Vorwiderstandes der Anzugsstrom zu einem Zeitpunkt erreicht, dass das Schliessen des Relaiskontaktes 4 bis 20° elektrisch nach dem Nulldurchgang und das Öffnen des Relaiskontaktes 4 20° bis 10° elektrisch vor dem Nulldurchgang erfolgt.Taking into account the mechanical movement sequence, the inrush current is achieved by a selected dimensioning of the series resistor at a time when relay contact 4 closes to 20° electrically after the zero crossing and relay contact 4 opens 20° to 10° electrically before the zero crossing.
Zum thermischen Schutz der Relaisspule 3 sowie des Vorwiderstandes 2 insbesondere bei auftretenden Störungen im Taster ist es sinnvoll, den Vorwiderstand 2 in einen Widerstand 2a und einen Kaltleiter 2b aufzuteilen. Dadurch wird nach einer bestimmten Zeit der Strom auf einen sehr kleinen Wert begrenzt, wodurch die Wärmeentwicklung sehr gering ist.For thermal protection of the relay coil 3 and the series resistor 2, in particular when faults occur in the button, it makes sense to divide the series resistor 2 into a resistor 2a and a PTC thermistor 2b. As a result, the current is limited to a very small value after a certain time, which means that the heat generated is very low.
Während der negativen Halbwelle übernimmt eine zum Relais parallel geschaltete Diode 5 den Strom sowie einen Freilaufstrom, wodurch der Relaisanker sicher gehalten wird und somit keine Brummgeräusche entstehen. Durch diese Massnahme können aufwendige Kurzschlussringe entfallen.During the negative half-wave, a diode 5 connected in parallel to the relay takes over the current and a free-wheeling current, as a result of which the relay armature is held securely and no humming noises arise. This measure eliminates the need for complex short-circuit rings.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 herrschen die gleichen Bedingungen wie in Fig. 1, jedoch ist der mechanische Taster 1 durch einen Thyristor 6 ersetzt. Diese Ausbildung erlaubt ein Schalten mit extrem kleinen Steuerströmen in das Gate 6a.In the embodiment of FIG. 2, the same conditions prevail as in FIG. 1, but the mechanical button 1 is replaced by a thyristor 6. This design allows switching with extremely small control currents in the gate 6a.
Aus der graphischen Darstellung nach Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Relaisspulenstrom in Abhängigkeit der Vorwiderstände ansteigt. Bei Erreichen der Ansprecherregung des Relais beginnt der mechanische Bewegungsvorgang. Dieser ist für das Umschaltverhalten immer gleich, d.h. die Zeiten vom Erreichen der Ansprecherregung bis zum Öffnen des Kontaktes bzw. Schliessen des Kontaktes sind ebenfalls immer gleich.The graphic representation according to FIG. 3 shows that the relay coil current increases as a function of the series resistors. When the relay's response excitation is reached, the mechanical movement begins. This is always the same for the switching behavior, i.e. the times from reaching the response excitation until the contact opens or closes the contact are also always the same.
Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnungen ist es also möglich, aus der Kombination mechanischer Bewegungsablauf, Erregungswerte der Relaisspule und Vorwiderstand definierte Sclialtpunkte zu erreichen. Dadurch werden sehr geringe Schweissneigung, geringer Kontaktverschleiss und wenig Störknacke erzielt.With the help of these circuit arrangements, it is therefore possible to achieve defined switching points from the combination of the mechanical movement sequence, excitation values of the relay coil and series resistor. This results in a very low tendency to sweat, low contact wear and few crackles.
22
55
1010
1515
2020
2525
3030
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5050
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GG
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings