DE102006053797A1

DE102006053797A1 - AC power controller for electromagnetic switching devices

Info

Publication number: DE102006053797A1
Application number: DE102006053797A
Authority: DE
Inventors: Gerd Schmitz
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: CN101183616A; EP1923986B1; DE102006053797B4; PL1923986T3; EP1923986A2; EP1923986A3; CN101183616B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes, wobei der elektromagnetische Antrieb mit einem Wechselstromsteller betrieben wird.The present invention relates to a device for operating an electromagnetic drive of a switching device, wherein the electromagnetic drive is operated with an AC power controller.

Description

EINLEITUNGINTRODUCTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes.The The present invention relates to a device for operating a electromagnetic drive of a switching device.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei Schätzantrieben ist es aus Gründen der mechanischen und insbesondere der elektrischen Lebensdauer entscheidend, die Schließgeschwindigkeit des Antriebs im Nennspanungsbereich auf einen bevorzugten Wert einzustellen, um so die mechanische Schockbelastung und das Kontaktprellen zu minimieren. Ein weiterer Aspekt, die Schließgeschwindigkeit auf einen idealen Wert einzustellen, liegt in der Voreilung der Hilfsschalter, die einen Mindestwert nicht unterschreiten soll. Insbesondere bei Kondensatorschützen, die über Einschaltwiderstände und voreilende Hilfskontakte die zu schaltenden Kondensator vorladen, um so die Einschaltströme zu minimieren, ist eine ausreichende Voreilung der Hilfskontake unerläßlich.at estimation drives is it for reasons the mechanical and especially the electrical life, the closing speed set the drive to a preferred value in the rated voltage range, so as to increase mechanical shock and bounce minimize. Another aspect, the closing speed on one setting the ideal value lies in the lead of the auxiliary switches, which should not fall below a minimum value. Especially at Capacitor contactors, the above ON resistances and leading auxiliary contacts precharge the capacitor to be switched, so the inrush currents is sufficient advance of the auxiliary account essential.

Bei konventionellen elektromagnetischen Antrieben ist, insbesondere durch die erhöhte Spannungsabhängigkeit der Antriebe, nur eine beschränkte Beeinflussung der Schließgeschwindigkeit über die Massenverhältnisse und die Federkräfte möglich. Dies gilt insbesondere bei Antrieben, die für einen erweiterten Nennspannungsbereich vorgesehen sind.at conventional electromagnetic drives, in particular through the increased voltage dependence the drives, only a limited Influencing the closing speed over the mass ratios and the spring forces possible. This applies in particular to drives that are suitable for an extended nominal voltage range are provided.

Zur Optimierung der Einschaltdynamik von Schätzantrieben werden daher bei modernen Antrieben vermehrt elektronisch gesteuerte oder geregelte Antriebe eingesetzt. So sind z.B. Antriebe, die durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) oder durch eine lineare Abregelung der DC-Spulenspannung den Anzugvorgang steuern bzw. regeln seit einigen Jahren Stand der Technik.to Optimization of the turn-on dynamics of estimation drives are therefore included modern drives increase electronically controlled or regulated drives used. Thus, e.g. Drives produced by a pulse width modulation (PWM) or by a linear reduction of the DC coil voltage the Suiting control or regulate for some years state of the art.

Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass diese Antriebe über einen DC-Zwischenkreis arbeiten, es sich also um DC-Antriebe handelt. Bei klassischen DC-Antrieben ist jedoch die Halteleistung identisch mit der Anzugleistung. Insbesondere bei großen Antrieben würde diese Leistung für den Dauerbetrieb zu einer unzulässigen Eigenerwärmung des Antriebs führen. Daher ist bei diesen Antrieben für die Absenkung der Halteleistung entweder eine PWM-Moduluation der Spulenleistung auch im Haltebetrieb notwendig, oder die Bereitstellung einer geringeren Haltespannung, z.B. über einen integrierten Schaltregler.adversely in the known solutions However, these drives are over operate a DC link, so it is DC drives. For classic DC drives However, the holding power is identical to the suit performance. Especially at big Drives would this power for the continuous operation to an inadmissible self-heating of the drive. Therefore, with these drives for the lowering of the holding power either a PWM-Moduluation of Coil performance also necessary in holding mode, or the provision a lower holding voltage, e.g. via an integrated switching regulator.

Der Aufwand für diese Verfahren zur Absenkung der Halteleistung ist jedoch sehr hoch, insbesondere unter Berücksichtigung der erforderlichen Maßnahmen zur Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit. Vor allem bei Antrieben für höhere Versorgungsspannungen wird daher der Aufwand für die Absenkung der Halteleistung überproportional hoch.Of the Effort for However, this method of lowering the holding power is very high, especially considering the necessary measures for compliance with electromagnetic compatibility. Especially with drives for higher supply voltages Therefore, the effort for the Lowering the holding power disproportionately high.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgeräts zu schaffen, welche eine effiziente und kostengünstig zu implementierende Beeinflussung der Schließgeschwindigkeit des Antriebes ermöglicht, wobei die Halteleistung ohne ein elektronisches Verfahren abgesenkt wird und welche auch für den Einsatz hoher Wechselspannungen geeignet ist.Of the The invention is based on the object, a device to create an electromagnetic drive of a switching device, which is an efficient and inexpensive to implement influence the closing speed allows the drive, where the holding power is lowered without an electronic procedure and which ones too the use of high alternating voltages is suitable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes, wobei der elektromagnetische Antrieb mit einem Wechselstromsteller betrieben wird.These Task is solved by a device for operating an electromagnetic drive a switching device, wherein the electromagnetic drive with an AC power controller is operated.

Der elektromagnetische Antrieb kann beispielsweise einen elektromagnetischen Antrieb für einen oder mehrere Schütze oder für ein oder mehrere Relais oder für andere Schaltgeräte darstellen. Des Weiteren kann der elektromagnetische Antrieb mindestens eine Antriebsspule, mindestens einen Magnetkern und mindestens einen Magnetanker umfassen.Of the Electromagnetic drive, for example, an electromagnetic Drive for one or more shooters or for one or more relays or for other switching devices represent. Furthermore, the electromagnetic drive can at least a drive coil, at least one magnetic core and at least one Magnet armature include.

Der elektromagnetische Antrieb wird durch einen Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung betrieben, wobei der Wechselstrom bzw. die Wechselspannung durch den Wechselstromsteller beinflussbar ist. Somit kann beispielsweise über den Wechselstromsteller der elektromagnetische Antrieb angesteuert oder geregelt werden, z.B. zum Einschalten des elektromagnetischen Antriebes, und/oder zum Halten des elektromagnetischen Antriebes und/oder zum Auschalten des elektromagnetischen Antriebes. So kann beispielsweise die Dynamik des elektromagnetischen Antriebes, wie z.B. die Einschaltdynamik und/oder die Ausschaltdynamik, durch den Wechselstromsteller beeinflusst werden. Der Wechselstromsteller kann z.B. mithilfe einer Steuerung oder einer Regelung angesteuert bzw. geregelt werden, wobei der Wechselstromsteller z.B. bei einem Einschaltvorgang und/oder einem Abschaltvorgang mit einer definierten Zeitfunktion angesteuert werden kann.Of the electromagnetic drive is powered by an alternating current or a Operated alternating voltage, wherein the alternating current or the alternating voltage can be influenced by the AC power controller. Thus, for example, via the AC power controller the electromagnetic drive is controlled or regulated, e.g. for switching on the electromagnetic drive, and / or for holding the electromagnetic drive and / or for switching off of the electromagnetic drive. For example, the dynamics of the electromagnetic drive, such as e.g. the turn-on dynamics and / or the turn-off dynamics, influenced by the AC power controller become. The AC power controller may e.g. using a controller or a regulation be controlled or regulated, wherein the AC power controller e.g. at a power-up and / or a Shutdown be controlled with a defined time function can.

Der Wechselstromsteller kann beispielsweise in Reihe zum elektrischen Antrieb geschaltet sein, und diese Reihenschaltung umfassend den Wechselstromsteller und den elektrischen Antrieb kann parallel zu einer Wechselspannungsquelle zur Versorgung des elektrischen Antriebes geschaltet sein. Somit kann der Wechselstromsteller den Strom durch die mindestens eine Antriebsspule des elektromagnetischen Antriebes beeinflussen.The AC power controller can be connected, for example, in series with the electric drive, and this series circuit comprising the AC power controller and the electric drive can be connected in parallel with an AC voltage source for supplying the electric drive. Consequently For example, the AC regulator can influence the current through the at least one drive coil of the electromagnetic drive.

Beispielsweise kann die Schließgeschwindigkeit des elektromagnetischen Antriebs im Nennspannungsbereich durch den Wechselstromsteller auf einen bevorzugten Wert eingestellt werden, so dass die mechanische Schockbelastung und das Kontaktgrellen des Schaltgeräts gemindert werden kann und somit die mechanische und die elektrische Lebensdauer verlängert werden kann. Falls das Schaltgerät einen oder mehrere Schütze mit mindestens einem Hilfsschalter darstellt, so kann beispielsweise mittels des Wechselstromstellers die Schließgeschwindigkeit derart eingestellt werden, dass die Voreilung des mindestens einen Hilfsschalters einen Mindestwert nicht unterschreitet.For example can the closing speed of the electromagnetic drive in the rated voltage range by the AC regulators can be set to a preferred value, so that the mechanical shock load and contact blurring of the switchgear can be reduced and thus the mechanical and electrical life extended can be. If the switching device one or more shooters represents with at least one auxiliary switch, so for example set the closing speed by means of the AC adjuster be that the lead of the at least one auxiliary switch a minimum value not below.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt den weiteren Vorteil, dass der elektromagnetische Antrieb mit Wechselstrom betätigt wird und somit beispielsweise durch die wegabhängige Änderung der Induktivität der mindestens einen Antriebsspule der induktiven Blindwiderstand der mindestens einen Spule und damit die Erregerleistung beinflusst werden kann. Beispielsweise kann durch geeignete Wahl der Wickelparameter der Anzug- und/oder der Haltstrom der mindestens einen Antriebsspule auf einen gewünschten Sollwert abgestimmt werden. Somit ist keine elektronische Absenkung des Haltestroms erforderlich, womit eine kostengünstige Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt werden kann.The inventive device shows the further advantage that the electromagnetic drive operated with alternating current is and thus, for example, by the path-dependent change in the inductance of at least a drive coil of the inductive reactance of at least a coil and thus the excitation power can be influenced. For example, by suitable choice of the winding parameters of Tightening and / or the holding current of at least one drive coil on a desired Setpoint to be tuned. Thus, no electronic lowering the holding current required, whereby a cost-effective implementation of Device according to the invention can be achieved.

Der Wechselstromsteller kann beispielsweise mindestens ein Halbleiterbauelement wie z.B. TRIAC, Thyristor, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate – Commutated Thyristor) oder Transistor umfassen, und/oder mindestens eine Elektronenröhre umfassen. Der Begriff Wechselstromsteller umfasst sämtliche Vorrichtungen, mit denen eine Wechselstrom gesteuert bzw. gestellt werden kann, z.B. in Abhängigkeit eines Steuersignals wie z.B. einer Steuerspannung oder ähnlichem.Of the AC power controller may, for example, at least one semiconductor device such as. TRIAC, Thyristor, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate - Commutated Thyristor) or transistor, and / or comprise at least one electron tube. The term AC converter includes all devices with which an alternating current can be controlled, e.g. dependent on a control signal, e.g. a control voltage or the like.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion umfasst.A Embodiment of the invention provides that the device means for controlling the AC actuator with a time function includes.

Die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller mit einer Zeitfunktion können beispielsweise durch einen Mikrocontroller, und/oder einen DSP und/oder eine andere elektronische bzw. elektrische Schaltung realisiert werden. Beispielsweise können die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers ein Steuersignal zum Ansteuern des Wechelsstromstellers entsprechend der Zeitfunktion ausgeben, wie z.B. eine Steuerspannung.The Means for controlling the alternating current controller with a time function can for example, by a microcontroller, and / or a DSP and / or implemented another electronic or electrical circuit become. For example, you can the means for controlling the AC actuator a control signal to actuate the AC power controller according to the time function, such as. a control voltage.

Mithilfe dieser Zeitfunktion kann beispielsweise ein Erregerstrom durch die mindestens eine Antriebsspule des Schaltgeräts gesteuert werden.aid This time function, for example, an excitation current through the at least one drive coil of the switching device can be controlled.

Beispielsweise kann die Zeitfunktion zur Ansteuerung des Wechselstromstellers während eines Einschaltvorgang des elektrischen Antriebes für das Schaltgerät verwendet werden, so dass durch die Zeitfunktion die Einschaltdynamik des elektromagnetischen Antriebes vorgebbar ist. So können beispielsweise die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit der Wechselspannung zur Versorgung des magnetischen Antriebes gekoppelt sein, so dass beim Anlegen dieser Wechselspannung, wie z.B. beim Einschalten des magnetischen Antriebes, automatisch die Zeitfunktion für den Einschaltvorgang gestartet wird und der Wechselstromsteller entsprechend der Zeitfunktion angesteuert wird. Hierzu können die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers beispielsweise ebenso mit der Wechselspannung zur Versorgung des magnetischen Antriebes elektrisch versorgt werden, z.B. kann mittels eines Gleichrichters aus dieser Wechselspannung eine Gleichspannung zur Versorgung der Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller und damit auch zur Versorgung des Wechselstromstellers erzeugt werden.For example can be the time function to control the AC-controller during a switch-on of the electric drive for the switching device be used, so that by the time function, the turn-on The electromagnetic drive can be specified. So, for example the means for controlling the AC power controller with the AC voltage be coupled to the supply of the magnetic drive, so that when Applying this AC voltage, e.g. when turning on the magnetic Drive, automatically the time function for the switch-on started is and the AC-drive controlled according to the time function becomes. You can do this the means for controlling the AC actuator, for example also with the AC voltage to supply the magnetic drive electrically be supplied, e.g. can by means of a rectifier from this AC voltage a DC voltage to supply the means for Control of the AC power controller and thus also for supply of the AC power controller are generated.

Die Zeitfunktion zur Ansteuerung während des Einschaltvorgangs kann beispielsweise so gewählt werden, dass der Wechselstromsteller zunächst nur einen geringen Strom durch die mindestens eine Spule des elektrischen Antriebes steuert und diesen Strom stetig erhöht, womit die Dynamik des Antriebs an die Erfordernisse des Schaltgerätes angepasst werden kann. Nach Ablauf des Einschaltvorgangs kann der Wechselstromsteller bespielsweise voll durchsteuern, so dass die Strombegrenzung der mindestens einen Antriebsspule beispielsweise einzig durch die Impedanz der mindestens einen Antriebsspule erfolgt. Optional können jedoch zur Strombegrenzung auch noch weitere Impedanzen bzw. Widerstände neben der Impedanz der mindestens einen Antriebsspule verwendet werden.The Time function for activation during the Switching can be chosen, for example, so that the AC power controller first only a small current through the at least one coil of the electrical Drive controls and steadily increases this current, bringing the dynamics of the drive can be adapted to the requirements of the switching device. After expiry of the switch-on, the AC power can record Fully control, so that the current limit of at least one Drive coil, for example, only by the impedance of at least a drive coil takes place. Optionally, however, can be used to limit the current also further impedances or resistances besides the impedance of the at least one drive coil can be used.

Ferner kann die Zeitfunktion auch optional zur Ansteuerung des Wechselstromstellers während eines Ausschaltvorgang des elektrischen Antriebes für das Schaltgerät verwendet werden.Further The time function can also be optionally used to control the AC power controller during one Switching off the electric drive used for the switching device become.

Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass durch die Überlagerung der Zeitfunktion der Ansteuerschaltung auf die Eigenzeitkonstante der mindestens einen Erregerspule eines Ausbildung eines einschaltwinkelabhängigen Gleichstromanteils fast vollständig vermieden werden kann. Dadurch können Synchronisationseffekte auf die Phasenlage der Steuerspannung komplett vermieden werden.One Another advantage arises from the fact that the overlay the time function of the drive circuit to the own time constant the at least one excitation coil of a training of Einschaltwinkelabhängigen DC component almost complete can be avoided. This allows synchronization effects be completely avoided on the phase angle of the control voltage.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zeitfunktion den Wechselstromsteller während eines Einschaltvorgangs ansteuert.An embodiment of the invention provides that the time function activates the AC power controller during a switch-on process.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zeitfunktion eine Exponentialfunktion darstellt.A Embodiment of the invention provides that the time function a Represents exponential function.

Die Exponentialfunktion zur Ansteuerung des Wechselstromstellers während des Einschaltvorgangs kann einen sehr guten Kompromiss aus einer kurzen Verzugszeit, d.h einer großen Anfangssteilheit, und einem natürlichen Erregungsanstieg darstellen.The Exponential function for controlling the AC actuator during the Power up can be a very good compromise from a short Delay time, i.e. a large one Initial steepness, and a natural one Increase excitation.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers ein RC-Glied umfassen.A Embodiment of the invention provides that the means for driving of the AC controller an RC element include.

Durch das RC-Glied kann beispielsweise die exponentielle Zeitfunktion während eines Einschaltvorgangs vorgegeben werden. Die Realisierung der Zeitfunktion mittels des RC-Gliedes stellt eine besonders kostengünstige Implementierung dar.By For example, the RC element can be the exponential time function while a switch-on. The realization of the time function by means of the RC element represents a particularly cost-effective Implementation dar.

Beispielsweise kann das RC-Glied als Zweitor betrachtet werden, wobei an das Eingangstor eine Einschaltspannung angelegt wird, z.B. durch den zuvor beschriebenen Gleichrichter oder durch eine andere Spannungsquelle, so dass am Ausgangstor eine exponentielle ansteigende Ausgangsspannung anliegt, mit welcher der Wechselstromsteller angesteuert wird.For example the RC element can be regarded as a two-port, with the input gate a turn-on voltage is applied, e.g. by the previously described Rectifier or by another voltage source, so that at Output gate an exponential rising output voltage is applied, with which the AC power controller is controlled.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wechselstromsteller mindestens ein Halbleiterbauelement umfasst.A Embodiment of the invention provides that the AC power controller comprises at least one semiconductor device.

Der Wechselstromsteller kann beispielsweise mindestens ein Halbleiterbauelement wie z.B. TRIAC, Thyristor, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate – Commutated Thyristor) oder Transistor umfassen.Of the AC power controller may, for example, at least one semiconductor device such as. TRIAC, Thyristor, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate - Commutated Thyristor) or transistor.

Die Ansteuerung des das mindestens eine Halbleiterbauelement umfassenden Wechselstromstellers kann beispielsweise mit den zuvor beschriebenen Mitteln zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion erfolgen, oder aber auch durch eine andere vorgegebene Steuerspannung oder einen anderen vorgegeben Steuerstrom.The Control of the comprising at least one semiconductor device Wechselstromstellers can, for example, with the previously described Means for controlling the AC actuator with a time function take place, or else by another predetermined control voltage or another predetermined control current.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wechselstromsteller zwei antiseriell geschaltete Transistoren umfasst.A Embodiment of the invention provides that the AC power controller comprises two anti-serially connected transistors.

Diese zwei antiseriell geschalteten Transistoren können beispielsweise mit der mindestens einen Antriebsspule des elektromagnetischen Antriebes eine Reihenschaltung bilden. Z.B. können diese zwei Transistoren zwei Feldeffekttransistoren sein, wie z.B. zwei MOSFETS, die beiden Transistoren können auch zwei IGBTs sein oder andere geeignete Transistoren.These two anti-serially connected transistors, for example, with the at least one drive coil of the electromagnetic drive form a series connection. For example, can these two transistors two field effect transistors, e.g. two mosfets, the two Transistors can also be two IGBTs or other suitable transistors.

Die zwei antiseriell geschalteten Transistoren können beispielsweise nach Ablauf eines Einschaltvorganges voll durchgesteuert sein, so dass die Strombegrenzung der mindestens einen Antriebsspule beispielsweise einzig durch die Impedanz der mindestens einen Antriebsspule erfolgt. Optional können jedoch zur Strombegrenzung auch noch weitere Impedanzen bzw. Widerstände neben der Impedanz der mindestens einen Antriebsspule verwendet werden.The two anti-serially connected transistors, for example, after expiration be fully controlled by a switch-on, so that the current limit the at least one drive coil, for example, solely by the Impedance of at least one drive coil. Optionally, however for current limiting even more impedances or resistors in addition the impedance of the at least one drive coil can be used.

Die zwei antiseriell geschalteten Transistoren können beispielsweise überschüssige Energie linear abregeln und als Verlustwärme abführen, dies gilt insbesondere bei einem Einschaltvorgang und/oder einem Abschaltvorgang des elektromagnetischen Antriebes.The For example, two anti-serially connected transistors can use excess energy linear and heat loss dissipate, this applies in particular to a switch-on process and / or a Switching off the electromagnetic drive.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung Gegenkopplungswiderstände zur Symmetrierung der zwei Transistoren umfasst.A Embodiment of the invention provides that the device countercoupling resistors for Symmetrization of the two transistors includes.

Beispielsweise können die beiden antiseriell geschalteten Transistoren jeweils in einer Emitterschaltung (bei Bipolartransistoren) bzw. in einer Sourceschaltung (bei Feldeffektransistoren) mit Gegenkopplung betrieben werden, wobei durch die Gegenkopplungswiderstände eine Unabhängigkeit von kritischen Transistorparametern erreicht werden kann. Somit können die beiden antiseriell geschalteten Transistoren beispielsweise jeweils eine spannungsgesteuerte Stromquelle darstellen, wobei jede der Stromquellen einen Gegenkopplungswiderstand zur Stromgegenkopplung aufweist.For example can the two anti-serially connected transistors each in one Emitter circuit (in bipolar transistors) or in a source circuit be operated with negative feedback (in Feldeffektransistoren), being independent of the negative feedback resistances can be achieved by critical transistor parameters. Consequently can the two anti-serially connected transistors, for example each represent a voltage controlled current source, each of the Current sources a negative feedback resistor for current negative feedback having.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zwei antiseriell geschalteten Transistoren zwei MOSFET-Transistoren sind.A Embodiment of the invention provides that the two antiserial switched transistors are two MOSFET transistors.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zwei Dioden umfasst, welche zusammen mit den integrierten Bodydioden der MOSFET-Transistoren einen Brückengleichrichter zur Erzeugung einer Versorgungsspannung zur Ansteuerung des Wechselstromstellers darstellen.A Embodiment of the invention provides that the device two Includes diodes, which together with the integrated body diodes the MOSFET transistors a bridge rectifier for Generation of a supply voltage for controlling the AC power controller represent.

Werden beispielsweise n-Kanal-MOSFETs, wie z.B. n-Kanal-MOSFETS vom Anreicherungstyp, für die beiden antiseriell geschalteten Transistoren verwendet, so kann jeweils die zwischen dem Anschluss des p-dotierten Substrats und dem Drain-Anschluss integrierte Bodydiode für die Gleichrichtung verwendet werden.Become for example, n-channel MOSFETs, such as e.g. N-channel enhancement mode MOSFETs, for the two used anti-serially connected transistors, so can each between the terminal of the p-doped substrate and the drain terminal integrated body diode for the rectification can be used.

Somit werden nur zwei weitere Dioden neben den beiden ohnehin vorhandenen Bodydioden der MOSFET-Transistoren für den Aufbau des Brückengleichrichters benötigt, wodurch eine kostengünstige und platzsparende Implementierung der Vorrichtung erzielt werden kann.Thus, only two more diodes in addition to the two existing body diodes the MOSFET transistors for the construction of the bridge rectifier needed, whereby a cost-effective and space-saving implementation of the device can be achieved.

Die durch den Brückengleichrichter aufgebaute Versorgungsspannung kann beispielsweise direkt zur Ansteuerung des Wechselstromstellers verwendet werden, oder es können Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion zwischen dem Ausgang des Brückengleichrichters und dem Wechselstromsteller geschaltet sein. Die zuvor genannten Erläuterungen und Vorteile bezüglich der Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers gelten für diese Ausgestaltung der Erfindung gleichermaßen. So kann z.B. ein RC-Glied zwischen dem Ausgang des Brückengleichrichters und dem Wechselstromsteller platziert sein, so dass der Wechselstromsteller mit einer definierten exponentiellen Zeitfunktion angesteuert werden kann.The through the bridge rectifier established supply voltage can, for example, directly to control of the AC actuator, or it may mean for controlling the AC actuator with a time function between the output of the bridge rectifier and be connected to the AC power controller. The above explanations and benefits regarding the means for controlling the AC actuator apply to this Embodiment of the invention equally. Thus, e.g. an RC element between the output of the bridge rectifier and the AC power controller placed so that the AC power controller be controlled with a defined exponential time function can.

Ferner kann sich beispielsweise am Ausgang des Gleichrichters ein Spannungsbegrenzungselement, wie z.B. eine in Durchbruchrichtung betriebene Z-Diode oder Zener-Diode, zur Spannungsbegrenzung der gleichgerichteten Spannung befinden. Des Weiteren können sich am Ausgang des Gleichrichters Filtermittel zum Glätten der gleichgerichteten Spannung befinden, wie z.B. mindestens ein Kondensator oder andere Filtermittel.Further For example, at the output of the rectifier, a voltage limiting element, such as. a Z-diode or zener diode operated in the breakdown direction, for limiting the voltage the rectified voltage. Furthermore, they can at the output of the rectifier filter means for smoothing the rectified voltage, e.g. at least one capacitor or other filter media.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Versorgungsspannung zur Ansteuerung des Wechselstromstellers umfasst.A Embodiment of the invention provides that the device a Rectifier for generating a supply voltage for controlling the AC actuator comprises.

Die Vorrichtung kann somit auch einen separaten Gleichrichter umfassen, wobei dieser Gleichrichter beispielsweise durch einen Einweggleichrichter, oder einen Brückengleichrichter oder eine sonstige Gleichrichterschaltung realisiert werden kann.The Device may thus also comprise a separate rectifier, this rectifier being provided, for example, by a half-wave rectifier, or a bridge rectifier or another rectifier circuit can be realized.

Wie in der vorherigen Ausgestaltung der Erfindung kann die vom Gleichrichter aufgebaute Versorgungsspannung beispielsweise direkt zur Ansteuerung des Wechselstromstellers verwendet werden, oder es können Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion zwischen dem Ausgang des Brückengleichrichters und dem Wechselstromsteller geschaltet sein. Die bezüglich der vorherigen Ausgestaltung genannten Erläuterungen und Vorteile bezüglich des Gleichrichters, der optionalen Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion, und optionalen Beschaltungen des Ausgangs des Gleichrichters wie z.B. Spannungsbegrenzung und/oder Filtermittel gelten gleichermaßen für den separaten Gleichrichter.As in the previous embodiment of the invention, the rectifier established supply voltage, for example, directly to the control of the AC actuator, or it may mean for controlling the AC actuator with a time function between the output of the bridge rectifier and be connected to the AC power controller. The concerning the previous one Design mentioned explanations and Advantages regarding of the rectifier, the optional means of controlling the AC power controller with a time function, and optional circuits of the output of the rectifier, e.g. Voltage limiting and / or filter means apply equally for the separate rectifier.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Gleichrichter mit der Wechselspannung zum Betreiben des elektromagnetischen Antriebes versorgt wird.A Embodiment of the invention provides that the rectifier with the AC voltage supplied to operate the electromagnetic drive becomes.

Somit wird der Wechselstromsteller automatisch dann mit einer Steuerspannung versorgt, wenn an den elektromagnetischen Antrieb eine Wechselspannung, z.B. zum Einschalten desselben, angelegt wird.Consequently The AC power controller is then automatically with a control voltage supplied to the electromagnetic drive an AC voltage, e.g. to turn it on, is created.

Sind ferner beispielsweise die zuvor erläuterteten Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion zwischen Gleichrichter und Wechselstromsteller geschaltet, so kann beim Anlegen dieser Wechselspannung zum Betreiben des Antriebes, wie z.B. beim Einschalten des magnetischen Antriebes, automatisch die Zeitfunktion für den Einschaltvorgang gestartet werden und der Wechselstromsteller entsprechend der Zeitfunktion angesteuert werden.are Furthermore, for example, the previously described means for driving the AC actuator with a time function between rectifier and AC power switch, so when creating this AC voltage for operating the drive, such as when switching of the magnetic drive, automatically the time function for the switch-on process be started and the AC power controller according to the time function be controlled.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wechselstromsteller während eines Einschaltvorgangs eine überschüssige Leistung linear abregelt.A Embodiment of the invention provides that the AC power controller while a power-on, an excess power rectified linearly.

Umfasst der Wechselstromsteller beispielsweise zwei elektronische Schaltelemente, wie z.B. Transistoren, so können diese überschüssige Leistung bzw. Energie linear abregeln und als Verlustwärme abführen.includes the AC power controller, for example, two electronic switching elements, such as. Transistors, so can this excess power or linearly adjust energy and dissipate it as heat loss.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung Mittel zum Überspannungsschutz umfasst.A Embodiment of the invention provides that the device means for overvoltage protection includes.

So können beispielsweise Überspannungsschutzmittel parallel zum Wechselstromsteller geschaltet sein, z.B. zum Schutz der elektronischen Schaltelemente des Wechselstromstellers wie beispielsweise Transistoren. Beispielsweise können somit diese elektronischen Schaltelemente vor Abschaltspitzen der mindestens einen Antriebsspule beim Abschalten geschützt werden. Diese Überspannungsschutzmittel parallel zum Wechselstromsteller können beispielsweise durch einen Varistor realisiert werden können.So can For example, overvoltage protection be connected in parallel with the AC power controller, e.g. for protection the electronic switching elements of the AC power controller such as Transistors. For example, you can Thus, these electronic switching elements before Abschaltspitzen the at least one drive coil to be protected when switching off. These surge protectors parallel to the AC controller, for example, by a Varistor can be realized.

Ferner können beispielsweise auch Überspannungsschutzmittel am Schaltungseingang, an dem z.B. die Eingangswechselspannung angelegt wird, platziert sein, wobei hier auch z.B. ein Varistor verwendet werden kann. Auch diese am Schaltungseingang platzierten Überspannungsschutzmittel können die elektronischen Schaltelemente des Wechselstromstellers schützen, wie z.B. beim Abschalten vor Abschaltspitzen der mindestens einen Antriebsspule beim Abschalten.Further can for example, overvoltage protection at the circuit input to which e.g. the input AC voltage is applied, be placed, here also e.g. a varistor can be used can. Also these surge protection means placed at the circuit input can protect the electronic switching elements of the AC actuator, such as e.g. when switching off before Abschaltspitzen the at least one drive coil at Switch off.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen näher erläutert.The The invention will be described below with reference to exemplary embodiments showing drawings explained in more detail.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1: Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieben eines elektromagnetischen Antriebes; 1 : A schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive;

2: Eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieben eines elektromagnetischen Antriebes; 2 : A schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive;

3: Eine detaillierte Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betrieben eines elektromagnetischen Antriebes; 3 : A detailed representation of a third embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive;

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes, wobei der elektromagnetische Antrieb mit einem Wechselstromsteller 120 betrieben wird. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive of a switching device, wherein the electromagnetic drive with an AC power controller 120 is operated.

Der elektromagnetische Antrieb kann beispielsweise einen elektromagnetischen Antrieb für einen oder mehrere Schütze, oder für ein oder mehrere Relais oder für andere Schaltgeräte darstellen. Der elektromagnetische Antrieb umfasst mindestens eine Antriebsspule 110, und kann mindestens einen Magnetkern und mindestens einen Magnetanker umfassen (nicht in 1 dargestellt).The electromagnetic drive can represent, for example, an electromagnetic drive for one or more contactors, or for one or more relays or for other switching devices. The electromagnetic drive comprises at least one drive coil 110 , and may comprise at least one magnetic core and at least one armature (not in 1 shown).

Die mindestens eine Antriebsspule 110 liegt in Reihenschaltung mit dem Wechselstromsteller 120, wobei an diese Reihenschaltung eine Wechselspannung U_e angelegt werden kann. Diese Wechselspannung U_e dient somit als Versorgungsspannung für die mindestens eine Antriebsspule 110, wobei der durch die mindestens eine Antriebsspule fließende Wechselstrom durch den Wechselstromsteller 120 beeinflussbar ist.The at least one drive coil 110 is connected in series with the AC power controller 120 , wherein an AC voltage U _e can be applied to this series connection. This AC voltage U _e thus serves as a supply voltage for the at least one drive coil 110 wherein the alternating current flowing through the at least one drive coil through the AC power controller 120 can be influenced.

So kann der Wechselstromsteller 120 beispielsweise in einem ersten Zustand den durch die mindestens eine Antriebsspule 110 fließenden Strom derart beeinflussen, dass dieser unter einem ersten Schwellwert liegt, so dass der magnetische Antrieb öffnet, und der Wechselstromsteller 120 kann beispielsweise in einem zweiten Zustand den durch die mindestens eine Antriebsspule 110 fließenden Strom derart beeinflussen, dass dieser über einem zweiten Schwellwert liegt, so dass der magnetische Antrieb schließt.So can the AC power controller 120 for example, in a first state by the at least one drive coil 110 influence flowing current so that it is below a first threshold, so that the magnetic drive opens, and the AC power controller 120 For example, in a second state by the at least one drive coil 110 influence flowing current such that it is above a second threshold, so that the magnetic drive closes.

Des Weiteren kann der Wechselstromsteller den Strom durch die mindestens eine Antriebsspule 110 während eines Schließvorgangs des elektromagnetischen Antriebes, d.h. beim Übergang vom ersten in den zweiten Zustand, gezielt steuern, so dass die Einschaltdynamik des elektromagnetischen Antriebes beeinflusst werden kann. Somit kann beispielsweise die Schließgeschwindigkeit des elektromagnetischen Antriebes im Nennspannungsbereich auf einen bevorzugten Wert eingestellt werden, so dass z.B. die mechanische Schockbelastung und das Kontaktgrellen des Schaltgeräts gemindert werden kann und somit die mechanische und die elektrische Lebensdauer verlängert werden kann. Falls das Schaltgerät einen oder mehrere Schütze mit mindestens einem Hilfsschalter darstellt, so kann beispielsweise auch mittels des Wechselstromstellers die Schließgeschwindigkeit durch Steuern des Stroms während des Einschaltvorgangs derart eingestellt werden, dass die Voreilung des mindestens einen Hilfsschalters einen Mindestwert nicht unterschreitet.Furthermore, the AC power controller can supply the current through the at least one drive coil 110 during a closing operation of the electromagnetic drive, ie the transition from the first to the second state, specifically control, so that the turn-on dynamics of the electromagnetic drive can be influenced. Thus, for example, the closing speed of the electromagnetic drive in the rated voltage range can be set to a preferred value, so that, for example, the mechanical shock load and the contact blurring of the switching device can be reduced and thus the mechanical and the electrical life can be extended. If the switching device represents one or more contactors with at least one auxiliary switch, the closing speed can also be adjusted by controlling the current during the switch-on process, for example by means of the alternating current controller, so that the overshoot of the at least one auxiliary switch does not fall below a minimum value.

Beispielsweise kann gleichermaßen durch Steuern des Stroms während eines Ausschaltvorgangs des elektromagnetischen Antriebes, d.h. vom Übergang vom zweiten in den ersten Zustand, die Ausschaltdynamik des elektromagnetischen Antriebes beeinflusst werden.For example can be alike by controlling the flow during a turn-off operation of the electromagnetic drive, i. from the transition from the second to the first state, the turn-off dynamics of the electromagnetic Drive can be influenced.

Somit kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine einfache Art und Weise die Einschaltdynamik und/oder Ausschaltdynamik des eines elektrischen Antriebes für ein Schaltgerät beinflusst werden.Consequently can with the device according to the invention in a simple way, the turn-on dynamics and / or turn-off dynamics of an electric drive for a switching device to be influenced.

Der Wechselstromsteller 120 kann beispielsweise mindestens ein Halbleiterschaltelement wie z.B. TRIAC, Thyristor, IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate – Commutated Thyristor) oder Transistor-umfassen, und/oder mindestens eine Elektronenröhre umfassen. Der Begriff Wechselstromsteller umfasst sämtliche Vorrichtungen, mit denen eine Wechselstrom gesteuert bzw. gestellt werden kann, z.B. in Abhängigkeit eines Steuersignals wie z.B. einer Steuerspannung oder ähnlichem.The AC power controller 120 For example, it may include at least one semiconductor switching element such as TRIAC, thyristor, IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate - Commutated Thyristor), or transistor-comprising, and / or at least one electron tube. The term AC converter includes all devices with which an AC can be controlled or made, for example, depending on a Control signal such as a control voltage or the like.

Des Weiteren kann der Wechselstromsteller 120 beispielsweise über die Wechselspannung U_e angesteuert werden, so dass z.B. beim Einschalten der Wechselspannung U_e der Wechselstromsteller 120 den Strom durch die mindestens eine Antriebsspule 110 gemäß einer vordefinierten Einschaltcharakteristik steuert. Der Wechselstromsteller 120 kann allerdings auch anderweitig angesteuert bzw. geregelt werden, z.B. durch einen Mikrocontroller oder ähnliches.Furthermore, the AC power controller 120 be controlled for example via the AC voltage U _e , so that, for example, when switching on the AC voltage U _{e of} the AC power controller 120 the current through the at least one drive coil 110 controls in accordance with a predefined switch-on characteristic. The AC power controller 120 However, it can also be controlled or regulated otherwise, eg by a microcontroller or the like.

Die zur ersten Ausführungsform genannten Erläuterungen und Vorteile gelten gleichermaßen für die folgenden Ausführungsformen.The to the first embodiment mentioned explanations and benefits apply equally for the following embodiments.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes, wobei der elektromagnetische Antrieb mit einem Wechselstromsteller 220 betrieben wird. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive of a switching device, wherein the electromagnetic drive with an AC power controller 220 is operated.

Wie in der ersten Ausführungsform liegt die mindestens eine Antriebsspule 110 in Reihenschaltung mit dem Wechselstromsteller 220, wobei an diese Reihenschaltung eine Wechselspannung U_e angelegt werden kann. Diese Wechselspannung U_e dient somit als Versorgungsspannung für die mindestens eine Antriebsspule 110, wobei der durch die mindestens eine Antriebsspule fliessende Wechselstrom durch den Wechselstromsteller 120 beeinflussbar ist.As in the first embodiment, the at least one drive coil is located 110 in series with the AC power controller 220 , wherein an AC voltage U _e can be applied to this series connection. This AC voltage U _e thus serves as a supply voltage for the at least one drive coil 110 wherein the alternating current flowing through the at least one drive coil through the AC power controller 120 can be influenced.

Die zuvor genannten Erläuterungen und Vorteile bezüglich des Wechselstromstellers 120 der ersten Ausführungsform gelten gleichermaßen für den in 2 gezeigten Wechselstromsteller 220.The above explanations and advantages with respect to the AC power controller 120 The first embodiment applies equally to the in 2 shown AC-control 220 ,

Der Weiteren umfasst die Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebs in der zweiten gezeigten Ausführungsform Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240, und optional einen Gleichrichter 230 und optional Mittel zum Überspannungsschutz 250, 260.Furthermore, the device for operating an electromagnetic drive in the second embodiment shown comprises means for driving the AC-control 220 with a time function 240 , and optionally a rectifier 230 and optional means for overvoltage protection 250 . 260 ,

Die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller 220 mit einer Zeitfunktion 240 können beispielsweise durch einen Mikrocontroller, und/oder einen DSP und/oder eine andere elektronische bzw. elektrische Schaltung realisiert werden. Mithilfe dieser Zeitfunktion kann der Wechselstromsteller 220 beispielsweise den Erregerstrom durch die mindestens eine Antriebsspule 110 in Abhängigkeit der Zeit gemäß der vorgegebenen Zeitfunktion steuern. Beispielsweise können die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 eine Steuerspannung zur Steuerung des Wechselstromstellers in Abhängigkeit der Zeitfunktion ausgeben.The means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 can be realized for example by a microcontroller, and / or a DSP and / or other electronic or electrical circuit. This time function allows the AC power controller 220 For example, the excitation current through the at least one drive coil 110 depending on the time according to the predetermined time function control. For example, the means for controlling the AC actuator 220 with a time function 240 output a control voltage for controlling the AC power controller depending on the time function.

Beispielsweise kann diese Zeitfunktion zur Ansteuerung des Wechselstromstellers während eines Einschaltvorgangs des elektrischen Antriebes verwendet werden, so dass durch die Zeitfunktion die Einschaltdynamik des elektromagnetischen Antriebes vorgebbar ist.For example This time function can be used to control the AC power controller while a turn-on of the electric drive can be used so that by the time function, the turn-on dynamics of the electromagnetic Drive can be specified.

Des Weiteren können die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller 220 mit einer Zeitfunktion 240 auch mit Wechselspannung U_e zur Versorgung des magnetischen Antriebes gekoppelt sein, wie z.B. in 2 über den Gleichrichter 230, so dass die Wechselspannung U_e auch als Steuerspannung für die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller 220 mit einer Zeitfunktion 240 wirken kann. So kann beispielsweise beim Anlegen der Wechselspannung U_e, wie z.B. beim Einschalten des magnetischen Antriebes, durch diese Wechselspannung U_e automatisch eine Zeitfunktion für die Ansteuerung des Wechselstromsteller 220 während des Einschaltvorgangs gestartet werden und der Wechselstromsteller entsprechend der Zeitfunktion angesteuert werden. Die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromsteller 220 mit einer Zeitfunktion 240 können somit beispielsweise eine definiert ansteigende Steuerspannung in Abhängigkeit der Zeitfunktion während des Einschaltvorgangs an den Wechselstromsteller 220 ausgeben. Diese Zeitfunktion beim Einschaltvorgang kann beispielsweise durch eine Exponentialfunktion realisiert werden.Furthermore, the means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 be coupled with AC voltage U _e to supply the magnetic drive, such as in 2 over the rectifier 230 in that the alternating voltage U _{e is} also used as the control voltage for the means for controlling the alternating current controller 220 with a time function 240 can work. For example, when applying the AC voltage U _e , such as when switching on the magnetic drive, by this AC voltage U _e automatically a time function for the control of the AC power controller 220 be started during the switch-on and the AC power controller are controlled according to the time function. The means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 Thus, for example, a defined increasing control voltage as a function of the time function during the switch-on to the AC power controller 220 output. This time function during the switch-on process can be realized for example by an exponential function.

Beispielsweise kann ein Gleichrichter 230 aus der Wechselspannung U_e eine Versorgungsgleichspannung erzeugen, mit welcher die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 versorgt werden. Somit können die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 automatisch dann eingeschaltet werden, wenn die Wechselspannung U_e, z.B. zum Einschalten des elektrischen Antriebes, angelegt wird, so dass beispielsweise wie zuvor beschrieben hierdurch automatisch der Wechselstromsteller 220 gemäß einer vorgegebenen Zeitfunktion während des Einschaltvorgangs angesteuert werden kann.For example, a rectifier 230 generate from the AC voltage U _e a DC supply voltage, with which the means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 be supplied. Thus, the means for driving the AC actuator 220 with a time function 240 be automatically turned on when the AC voltage U _e , for example, to turn on the electric drive, applied, so that, for example, as previously described, thereby automatically the AC power controller 220 can be controlled according to a predetermined time function during the switch-on.

Der Gleichrichter 230 kann beispielsweise durch einen Einweggleichrichter, oder einen Brückengleichrichter oder eine sonstige Gleichrichterschaltung realisiert werden. Am Ausgang des Gleichrichters 230 kann sieh ein Spannungsbegrenzungselement, wie z.B. eine in Durchbruchrichtung betriebene Z-Diode oder Zener-Diode, zur Spannungsbegrenzung der gleichgerichteten Spannung befinden. Des Weiteren können sich am Ausgang des Gleichrichters 230 Filtermittel zum Glätten der gleichgerichteten Spannung befinden, wie z.B. mindestens ein Kondensator oder andere Filtermittel.The rectifier 230 can be realized for example by a half-wave rectifier, or a bridge rectifier or other rectifier circuit. At the output of the rectifier 230 For example, a voltage limiting element, such as a Zener diode operated in the breakdown direction or zener diode, may be used to limit the voltage of the rectified voltage. Furthermore, can be at the output of the rectifier 230 Filter means for smoothing the rectified voltage are, such as at least one Capacitor or other filtering means.

Die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 können beispielsweise ein RC-Glied umfassen. Wird somit beispielsweise eine Wechselspannung U_e zum Einschalten des magnetischen Antriebes angelegt, so liegt am Ausgang des Gleichrichter 230 dementsprechend eine gleichgerichtete Einschaltspannung an, welche wiederum an den Eingang des RC-Gliedes angelegt werden kann, so dass am Ausgang des RC-Gliedes eine exponentiell ansteigende Ausgangsspannung ausgegeben wird, mit der Wechselstromsteller 220 während des Einschaltvorgangs angesteuert werden kann. Ab einem bestimmten Ausgangsspannungspegel des RC-Gliedes steuert der Wechselstromsteller 220 voll durch und schaltet somit in den zuvor beschriebenen zweiten Zustand.The means for controlling the AC actuator 220 with a time function 240 For example, they may comprise an RC element. Thus, if, for example, an alternating voltage U _{e is applied} for switching on the magnetic drive, then the output of the rectifier is present 230 Accordingly, a rectified turn-on, which in turn can be applied to the input of the RC element, so that at the output of the RC element, an exponentially increasing output voltage is output, with the AC controller 220 can be controlled during the switch-on. From a certain output voltage level of the RC element controls the AC power controller 220 fully through and thus switches to the second state described above.

Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass durch die Überlagerung der Zeitfunktion der Ansteuerschaltung auf die Eigenzeitkonstante der mindestens einen Erregerspule 110 eine Ausbildung eines einschaltwinkelabhängigen Gleichstromanteils fast vollständig vermieden wird. Dadurch werden Synchronisationseffekte auf die Phasenlage der Steuerspannung komplett vermieden.Another advantage arises from the fact that the superimposition of the time function of the drive circuit on the own time constant of the at least one exciter coil 110 a training of Einschaltwinkelabhängigen DC component is almost completely avoided. As a result, synchronization effects on the phase position of the control voltage are completely avoided.

Des Weiteren kann die in 2 gezeigte Vorrichtung Überspannungsschutzmittel 250, 260 umfassen. Z.B. können Überspannungsschutzmittel 260 direkt parallel zum Wechselstromsteller 220 geschaltet sein, z.B. zum Schutz der elektronischen Schaltelemente des Wechselstromstellers wie beispielsweise Transistoren. Beispielsweise können somit diese elektronischen Schaltelemente vor Abschaltspitzen der mindestens einen Antriebsspule 110 beim Abschalten geschützt werden. Diese Überspannungsschutzmittel 260 direkt parallel zum Wechselstromsteller 220 können beispielsweise durch einen Varistor realisiert werden können. Ferner können auch Überspannungsschutzmittel 250 am Schaltungseingang platziert sein, wobei hier auch z.B. ein Varistor verwendet werden kann. Auch diese am Schaltungseingang platzierten Überspannungsschutzmittel 250 können die elektronischen Schaltelemente des Wechselstromsteller 220 schützen, z.B. beim Abschalten vor Abschaltspitzen der mindestens einen Antriebsspule 110 beim Abschalten.Furthermore, the in 2 shown device overvoltage protection means 250 . 260 include. For example, overvoltage protection 260 directly parallel to the AC power controller 220 be switched, for example, to protect the electronic switching elements of the AC power controller such as transistors. For example, thus, these electronic switching elements before Abschaltspitzen the at least one drive coil 110 protected during shutdown. These surge protectors 260 directly parallel to the AC power controller 220 can be realized for example by a varistor. Furthermore, overvoltage protection can also be used 250 be placed at the circuit input, in which case, for example, a varistor can be used. Also these surge protection means placed at the circuit input 250 can the electronic switching elements of the AC power controller 220 protect, for example, when switching off Abschaltspitzen the at least one drive coil 110 when switching off.

Obwohl der Wechselrichter 230, die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 und der Wechselstromsteller 220 in der 2 als jeweils separate Einheiten dargestellt sind, können diese Einheiten schaltungstechnisch gesehen miteinander verschmelzen, so dass beispielsweise Transistoren des Wechselstromstellers 220 gleichzeitig als Dioden für den Gleichrichter 230 mit verwendet werden. Werden z.B. antiseriell geschaltete MOSFET-Transistoren für den Wechselstromsteller 220 verwendet, so können beispielsweise die integrierten Bodydioden dieser MOSFET-Transistoren zusammen mit zwei weiteren Dioden einen Brückengleichrichter zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für die Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 mit einer Zeitfunktion 240 und damit zur Ansteuerung des Wechselstromstellers 220 bilden.Although the inverter 230 , the means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 and the AC power controller 220 in the 2 are shown as separate units, these units can fuse together in terms of circuitry, so that, for example, transistors of the AC power controller 220 at the same time as diodes for the rectifier 230 to be used with. Be as antiserial switched MOSFET transistors for the AC power controller 220 used, for example, the integrated body diodes of these MOSFET transistors, together with two other diodes, a bridge rectifier for generating a supply voltage for the means for controlling the AC power controller 220 with a time function 240 and thus to control the AC-controller 220 form.

3 zeigt ein eine detaillierte Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines elektromagnetischen Antriebes eines Schaltgerätes. 3 shows a detailed representation of a third embodiment of the device according to the invention for operating an electromagnetic drive of a switching device.

Der Wechselstromsteller 320, welcher in Reihe mit der mindestens einen Antriebsspule 310 des magnetischen Antriebes geschaltet ist, umfasst die beiden antiseriell geschalteten MOSFET-Transistoren V4 und V5.The AC power controller 320 which is in series with the at least one drive coil 310 the magnetic drive is connected, comprises the two anti-serially connected MOSFET transistors V4 and V5.

Die Ansteuerung der Transistoren V4 und V5 erfolgt aus einer Versorgungsspannung, die aus den Dioden V1, V2 und V3, den Widerständen R2 und R3 sowie den nicht in 3 eingezeichneten Bodydioden der Transistoren V4 und V5 aufgebaut wird. Hierbei bilden die Dioden V1 und V2 zusammen mit den Bodydioden der Transistoren V4 und V5 einen Brückengleichrichter, dessen Minuspol am Knotenpunkt der Widerstände R9 und R10 anliegt. Die Vorwiderstände R2 und R3 können hochohmig ausgebildet sein und somit zur Begrenzung des Versorgungsstrom dienen. Die Diode V3, welche eine Zener-Diode sein kann, wird in Durchbruchrichtung betrieben und begrenzt die Ausgangsspannung des Brückengleichrichters. Des Weiteren kann die Ausgangsspannung des Brückengleichrichters durch Filtermittel, d.h. z.B. den Kondensator C1, tiefpassgefiltert werden und somit geglättet werden, insbesondere während der Nulldurchgänge der Wechselspannung U_e.The control of the transistors V4 and V5 takes place from a supply voltage consisting of the diodes V1, V2 and V3, the resistors R2 and R3 and not in 3 drawn body diodes of the transistors V4 and V5 is constructed. Here, the diodes V1 and V2 together with the body diodes of the transistors V4 and V5 form a bridge rectifier whose negative pole is applied to the junction of the resistors R9 and R10. The series resistors R2 and R3 may be formed high impedance and thus serve to limit the supply current. The diode V3, which may be a zener diode, operates in the breakdown direction and limits the output voltage of the bridge rectifier. Furthermore, the output voltage of the bridge rectifier can be low-pass filtered by filter means, ie, for example, the capacitor C1, and thus be smoothed, in particular during the zero crossings of the alternating voltage U _e .

Des Weiteren umfasst die in 3 dargestellte Vorrichtung Mittel zum Ansteuern des Wechselstromstellers 320 mit einer Zeitfunktion 340, welche ein einen Widerstand R5 und einen Kondensator C2 umfassendes RC-Glied umfasst. Dieses RC-Glied wird mit der vom Kondensator C1 geglätteten Ausgangsspannung des Brückengleicherichters gespeist. Bei Anlegen einer Wechselstromspannung U_e wird somit die gleichgerichtete und geglättete Ausgangsspannung an das RC-Glied R5/C2 angelegt, und den Transistoren V4 und V5 des Wechselstromstellers 320 wird eine definiert ansteigende Steuerspannung zugeführt. Hierdurch werden die Transistoren V4 und V5 angesteuert und der Erregerstrom der mindestens einen Antriebsspule 310 wird entsprechend der Zeitfunktion des RC-Glieds definiert erhöht. Über die Gegenkopplungswiderstände R9 und R10, die Zenerdiode V3, dem RC-Glied R5/C2 sowie dem Teilerwiderstand R6 kann der Anstieg des Erregerstroms, und damit weitestgehend die Dynamik des elektromagnetischen Antriebes, an die Erfordernisse des Schaltgerätes angepasst werden. Wie schon beim zweiten Ausführungsbeispiel erläutert, können schaltungstechnisch gesehen die Komponenten Wechselstromsteller 320, Mittel zur Ansteuerung des Wechselstromstellers mit einer Zeitfunktion 340 und Gleichrichter miteinander verschmelzen; so bilden im dritten Ausführungsbeispiel die Bodydioden der MOSFET-Transistoren V4 und V5 zusammen mit den Dioden V1 und V2 einen Brückengleichrichter, und die Zeitfunktion kann beispielsweise auch über die Gegenkopplungswiderstände R9 und 10 und/oder die Zenerdiode V3 oder den Teilerwiderstand R6 beeinflusst werden.Furthermore, the in 3 illustrated device means for driving the AC actuator 320 with a time function 340 comprising an RC element comprising a resistor R5 and a capacitor C2. This RC element is fed with the smoothed by the capacitor C1 output voltage of the bridge rectifier. Upon application of an AC voltage U _e , the rectified and smoothed output voltage is thus applied to the RC element R5 / C2, and to the transistors V4 and V5 of the AC current regulator 320 a defined increasing control voltage is supplied. As a result, the transistors V4 and V5 are driven and the excitation current of the at least one drive coil 310 is increased according to the time function of the RC element defined. About the negative feedback resistors R9 and R10, the Zener diode V3, the RC element R5 / C2 and the divider resistor R6, the increase of Erre gerstroms, and thus largely the dynamics of the electromagnetic drive to be adapted to the requirements of the switching device. As already explained in the second exemplary embodiment, in terms of circuit technology, the components can be AC converters 320 , Means for controlling the AC actuator with a time function 340 and rectifiers fuse together; Thus, in the third exemplary embodiment, the body diodes of the MOSFET transistors V4 and V5 together with the diodes V1 and V2 form a bridge rectifier, and the time function can also be influenced, for example, via the negative feedback resistors R9 and 10 and / or the Zener diode V3 or the divider resistor R6.

Während des Einschaltvorgangs wird überschüssige Energie linear über die Transistoren V4 und V5 abgeregelt und als Verlustwärme abgeführt. Obwohl während des Einschaltvorgangs kurzfristig eine große Leistung zu stellen sein kann, ist über die relativ kurzen Schaltzeiten die Gesamtverlustleistung der Transistoren V4 und V5 gering.During the Turning on becomes excess energy linear over the transistors V4 and V5 regulated and dissipated as heat loss. Even though while the power-up process in the short term to make a big performance can, is over the relatively short switching times the total power dissipation of the transistors V4 and V5 low.

Nach Ablauf des Einschaltvorgangs sind die Transistoren V4 und V5 vollständig durchgesteuert, so dass die Strombegrenzung der mindestens einen Antriebsspule 310 nunmehr durch die Impedanz der mindestens einen Antriebsspule 310 erfolgt.After the switch-on process, the transistors V4 and V5 are completely turned on, so that the current limit of the at least one drive coil 310 now by the impedance of the at least one drive coil 310 he follows.

Die Zeitfunktion zur Ansteuerung des Wechselstromstellers in Form einer Exponentialfunktion, welche kostengünstig durch das RC-Glied R5/C2 realisiert werden kann, stellt einen guten Kompromiss aus einer möglichst preiswerten Lösung, einer kurzen Verzugszeit und damit großen Anfangssteilheit und einem natürlichen Erregeranstieg mit.The Time function for controlling the AC actuator in the form of a Exponential function, which is realized cost-effectively by the RC element R5 / C2 can be a good compromise from a possible cheap solution, a short delay time and thus large initial slope and a natural Pathogen increase with.

Des Weiteren umfasst die in 3 dargestellte Vorrichtung Mittel zum Überspannungsschutz, wie z.B. den parallel zum Wechselstromsteller 320 geschalteten Varistor R11, welcher den Wechselstromsteller 320 gegen Überspannungen schützt. Zusammen mit dem Varistor R1 begrenzt der Varistor R11 gleichzeitig auftretende Abschaltspitzen der mindestens einen Antriebsspule 310.Furthermore, the in 3 illustrated device means for overvoltage protection, such as the parallel to the AC power controller 320 switched varistor R11, which the AC power controller 320 protects against overvoltages. Together with the varistor R1, the varistor R11 limits simultaneously occurring cut-off peaks of the at least one drive coil 310 ,

Die Widerstände R9 und R10, welche wie zuvor beschrieben zur Anpassung der Zeitfunktion zur Ansteuerung des Wechselstromsteller 320 verwendet werden können, haben ferner auch die Aufgabe als Gegenkopplungswiderstände die Transistoren V4 und V5 zu symmetrieren, um eine Abhängigkeit von kritischen Transistorparametern zu minimieren, wie z.B. unterschiedliche Schwellspannung der Transistoren V4 und V5 auszugleichen.The resistors R9 and R10, which as described above for adjusting the time function for driving the AC power controller 320 can also be used, as well as the object as negative feedback resistors to balance the transistors V4 and V5 in order to minimize dependence on critical transistor parameters, such as compensate for different threshold voltage of the transistors V4 and V5.

Aufgrund der Einfachheit der Schaltung, des sehr geringen Steuerleistungsbedarfs und des sehr guten Schutzes der Steuertransistoren gegen Überspannungen eignet sich dieses Schaltungskonzept sehr gut auch für hohe Netzspannungen bis zu 690V-AC.by virtue of the simplicity of the circuit, the very low control power requirement and the very good protection of the control transistors against overvoltages This circuit concept is very well suited for high mains voltages up to 690V AC.

Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass durch die Überlagerung der Zeitfunktion der Ansteuerschaltung auf die Eigenzeitkonstante der mindestens einen Erregerspule 310 eine Ausbildung eines einschaltwinkelabhängigen Gleichstromanteils fast vollständig vermieden wird. Dadurch werden Synchronisationseffekte auf die Phasenlage der Steuerspannung komplett vermieden.Another advantage arises from the fact that the superimposition of the time function of the drive circuit on the own time constant of the at least one exciter coil 310 a training of Einschaltwinkelabhängigen DC component is almost completely avoided. As a result, synchronization effects on the phase position of the control voltage are completely avoided.

Diese dritte Ausführungsform stellt eine mögliche Realisierung der gezeigten schematischen ersten und/oder zweiten Ausführungsform dar, insofern gelten die bezüglich der ersten und zweiten Ausführungsform genannten Erläuterungen und Vorteile gleichermaßen für diese dritte Ausführungsform.These third embodiment represents a possible Realization of the shown schematic first and / or second embodiment in this respect, the respects apply the first and second embodiments mentioned explanations and benefits alike for this third embodiment.

Claims

Device for operating an electromagnetic drive of a switching device, characterized in that the electromagnetic drive is operated with an AC power controller.

Device according to claim 1, characterized in that that the device means for controlling the AC power controller comprising a time function.

Device according to claim 2, characterized in that that the time function the AC power during a power-up controls.

Device according to claim 3, characterized in that that the time function represents an exponential function.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized the means for controlling the AC power controller is an RC element include.

Device according to one of claims 1-5, characterized that the AC-control device at least one semiconductor device includes.

Device according to claim 6, characterized in that that the AC-control two antiseries switched transistors includes.

Device according to claim 7, characterized in that that the device negative feedback resistors for balancing the two Transistors includes.

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the two antiseries switched th transistors are two MOSFET transistors.

Device according to claim 9, characterized in that that the device comprises two diodes, which together with the integrated Bodydioden the MOSFET transistors a bridge rectifier for generating a supply voltage for controlling the AC power controller represent.

Device according to one of claims 1-9, characterized in that the device has a rectifier for generating a supply voltage for controlling the AC actuator comprises.

Device according to claim 10 or 11, characterized that the rectifier with the AC voltage for operating the electromagnetic drive is supplied.

Device according to one of claims 1-12, characterized that the AC power controller during a power-on, an excess power rectified linearly.

Device according to one of claims 1-13, characterized that the device means for overvoltage protection includes.