DE10022342A1 - Antriebselektronik und Verfahren zur elektrisch gesteuerten Einschaltung eines elektromagnetischen Schaltgeräts - Google Patents
Antriebselektronik und Verfahren zur elektrisch gesteuerten Einschaltung eines elektromagnetischen SchaltgerätsInfo
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Abstract
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt nach Einschaltung eines elektromagnetischen Schaltgeräts für eine vorgegebene Einschaltdauer (DELTAt) eine ungeregelte Versorgungsspannung (U¶v¶) an der Antriebsspule (7) an, der sich eine Regelung des Antriebsspulenstroms (I) durch Reduzierung der Versorgungsspannung (U¶v¶) anschließt. Die erfindungsgemäße Antriebselektronik des Schaltgeräts zeichnet sich durch einen Spannungsregler (8) aus, der der Antriebsspule (7) eine Versorgungsspannung (U¶v'¶) zuführt, die durch den Mikroprozessor (6) steuerbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebselektronik zur elektro
nisch gesteuerten Einschaltung eines elektromagnetischen
Schaltgeräts, insbesondere eines Schützes, mit einer An
triebsspule, mit einem zu dieser in Reihe geschalteten elekt
ronischen Schaltelement und mit einem diesen steuernden Mik
roprozessor.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur elektro
nisch gesteuerten Einschaltung eines elektromagnetischen
Schaltgeräts, insbesondere eines Schützes, mit einem eine An
triebsspule aufweisenden elektromagnetischen Antrieb, der
mittels Stromregelung erfolgt.
Eine gattungsgemäße Antriebselektronik und ein gattungsgemä
ßes Verfahren sind aus der DE 30 47 488 A1 bekannt, die eine
elektronische Schaltungsanordnung für ein elektromagnetisches
Schaltgerät offenbart. Hier wird während eines vorgegebenen
Zeitraums nach Einschaltung des elektromagnetischen Schaltge
räts einem Zeitglied eingangsseitig eine Steuerspannung zuge
führt, das daraufhin einen Spulenstromsollwert vorgibt, der
mit einem Spulenstromistwert verglichen und danach einem
Zweipunktregler zugeführt wird. Nach Anlegen der Steuerspan
nung gibt das Zeitglied ausgangsseitig einen erhöhten Spulen
stromsollwert vor. Nach Ablauf einer Zeitdauer wird der Spu
lenstromsollwert auf einen niedrigeren Wert umgeschaltet. Je
nach Höhe des eingangsseitig anliegenden Wertes gibt der
Zweipunktregler Ein-/Aus-Befehle an einen nachfolgenden
Schaltverstärker ab. Auf diese Weise wird die konstante Steu
erspannung in eine pulsmodulierte Spulenspannung umgeformt
und dem magnetischen Kreis zugeführt.
Derartige elektronisch gesteuerte Schütze mit Stromregelung
sind mit dem Nachteil einer relativ langen Einschaltverzugs
zeit behaftet. Dieser Effekt ist besonders dann relevant,
wenn der Kunde für den Einsatz konventioneller Schütze seinen
Steuerungsablauf auf kürzere Einschaltzeit optimiert hat.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine An
triebselektronik und ein Verfahren der oben genannten Art da
hingehend zu verbessern, dass eine minimale Einschaltverzugs
zeit erreicht wird.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mit dem Mikroprozessor
ein Spannungsregler verbunden ist, der der Antriebsspule eine
Versorgungsspannung zuführt, die durch den Mikroprozessor
steuerbar ist, und dass im Mikroprozessor eine Einschaltdauer
abgespeichert ist, durch die nach Einschaltung des Schaltge
räts vorgegeben ist, wie lange die Versorgungsspannung einer
ungeregelten Versorgungsspannung entspricht.
Die weitere Aufgabe wird dadurch gelöst, dass nach Einschal
tung des Schaltgeräts zunächst für eine vorgegebene Ein
schaltdauer eine ungeregelte Versorgungsspannung an der An
triebsspule anliegt, der sich dann eine Regelung des An
triebsspulenstroms durch Reduzierung der Versorgungsspannung
anschließt.
Durch die ungeregelte Versorgungsspannung während der Ein
schaltdauer wird die maximale Antriebsbeschleunigung mit ei
ner hieraus folgenden geringen Einschaltverzugszeit erreicht,
mit der die Anforderungen von zeitkritischen Prozessabläufen
erfüllt werden können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht, wenn
die Einschaltdauer abhängig von der Höhe der Versorgungsspan
nung verändert wird. Dies ermöglicht eine weitergehende Opti
mierung der Einschaltverzugszeit unter Berücksichtigung der
konstruktiven Gegebenheiten des Antriebs, wie z. B. die zu be
schleunigenden und abzubremsenden Massen.
Vorteilhafterweise wird die Einschaltdauer von einem Mikro
prozessor gesteuert, in dem zu verschiedenen Werten der Ver
sorgungsspannung geeignete Werte für die Einschaltdauer abge
speichert sind. Der Mikroprozessor gehört ohnehin zu den Kom
ponenten eines elektromagnetischen Schaltgeräts mit elektro
nisch gesteuerter Einschaltung, so dass diese technische Aus
führung auf einfache Art realisiert werden kann. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Antriebs
elektronik zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Ein
schaltung eines elektronisch gesteuerten Schaltgeräts
und
Fig. 2 ein Diagramm mit Darstellung des Spannungs- und
Stromverlaufs der Antriebsspule beim erfindungsgemä
ßen Verfahren zur Einschaltung eines elektronisch ge
steuerten Schaltgeräts.
Das in Fig. 1 dargestellte vereinfachte Blockschaltbild einer
Antriebselektronik 1 eines elektronisch gesteuerten Schaltge
räts, insbesondere eines Schützes, weist an seiner Eingangs
seite Klemmen 2 und 3 auf, die mit einer Gleichrichterbrücke
4 verbunden sind. Diese dient zur Gleichrichtung einer an den
Klemmen 2 und 3 anstehenden, zur Stromversorgung des Schalt
geräts dienen Netzspannung UN in eine Gleichspannung UV an
der Ausgangsseite des Gleichrichters 4. Ein an dieser Gleich
spannung UV liegender Spannungsteiler 5 ist mit einem Mikro
prozessor 6 verbunden. Andererseits ist die Antriebsspule 7
über einen Spannungsregler 8 und einen elektronischen Schal
ter 9 an die Versorgungsspannung UV angeschlossen. Der Mikro
prozessor 6 steuert den Spannungsregler 8 nach dem erfin
dungsgemäßen Verfahren zur Einschaltung des Schaltgeräts in
folgender Weise an. Nach Einschaltung des Schaltgeräts, d. h.
Anlegen der Netzspannung UN, wird das elektronische Schalt
element 9 durch den Mikroprozessor 6 geschlossen und daraufhin
zunächst für eine vorgegebene Einschaltdauer Δt die vol
le Versorgungsspannung UV ungeregelt an die Antriebsspule 7
angelegt (siehe Fig. 2). Nach Ablauf der Einschaltdauer Δt
erfolgt die Regelung des Antriebsspulenstroms I, indem der
Mikroprozessor 6 ein Signal zur Reduzierung der Versorgungs
spannung UV an den Spannungsregler 8 gibt, an dessen Ausgang
nun die geregelte Versorgungsspannung UV' für die Antriebs
spule 7 anliegt. Abhängig von der Höhe der Versorgungsspan
nung UV wird durch den Mikroprozessor 6 die Einschaltdauer Δt
verändert. Zur Steuerung der Einschaltdauer Δt durch den
Mikroprozessor 6 sind in diesem zu verschiedenen Werten der
Versorgungsspannung UV geeignete Werte für die Einschaltdauer
Δt abgespeichert.
Durch Anlegen der ungeregelten vollen Versorgungsspannung Uv
an die Antriebsspule 7 während der Einschaltdauer Δt kann
die Einschaltverzugszeit des Schaltgeräts minimiert werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur elektronisch gesteuerten Einschaltung eines
elektromagnetischen Schaltgeräts, insbesondere eines Schüt
zes, mit einem eine Antriebsspule aufweisenden elektromagne
tischen Antrieb, der mittels Stromregelung erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass nach Einschaltung
des Schaltgeräts zunächst für eine vorgegebene Einschaltdauer
(Δt) eine ungeregelte Versorgungsspannung (UV) an der An
triebsspule (7) anliegt, der sich dann eine Regelung des An
triebsspulenstroms (I) durch Reduzierung der Versorgungsspan
nung (UV) anschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Versorgungsspannung (UV) durch Gleichrich
tung der an das Schaltgerät angeschlossenen Netzspannung (UN)
erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Einschaltdauer (Δt) abhängig von der
Höhe der Versorgungsspannung (UV) verändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer
(Δt) von einem Mikroprozessor (6) gesteuert wird, in dem zu
verschiedenen Werten der Versorgungsspannung (UV) geeignete
Werte für die Einschaltdauer (Δt) abgespeichert sind.
5. Antriebselektronik (1) zur elektronisch gesteuerten Ein
schaltung eines elektromagnetischen Schaltgeräts, insbesonde
re eines Schützes, mit einer Antriebsspule (7), mit einem zu
dieser in Reihe geschalteten elektronischen Schaltelement (9)
und mit einem dieses steuernden Mikroprozessor (6), da
durch gekennzeichnet, dass mit dem Mikroprozessor
(6) ein Spannungsregler (8) verbunden ist, der der Antriebs
spule (7) eine Versorgungsspannung (UV') zuführt, die durch
den Mikroprozessor (6) steuerbar ist, und dass im Mikroprozessor
(6) eine Einschaltdauer (Δt) abgespeichert ist, durch
die nach Einschaltung des Schaltgeräts vorgegeben ist, wie
lange die Versorgungsspannung (UV') einer ungeregelten Ver
sorgungsspannung (UV) entspricht.
6. Antriebselektronik nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass im Mikroprozessor (6) zu verschie
denen Werten für die ungeregelte Versorgungsspannung (UV) ge
eignete Werte für die Einschaltdauer (Δt) abgespeichert
sind.
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