DE1093874B

DE1093874B - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagnetsystemen

Info

Publication number: DE1093874B
Application number: DES60549A
Authority: DE
Inventors: Albert Schrader; Dipl-Ing Werner Kaufmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-11-08
Filing date: 1958-11-08
Publication date: 1960-12-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagnetsystemen, insbesondere zur Betätigung von Schützantrieben, die durch Wechselstrom eingeschaltet und durch Gleichstrom kleiner Größen gehalten werden. Für verschiedene Aufgaben der Steuerungstechnik ist es wünschenswert oder erforderlich, Wechselstromschütze nach dem Einschaltvorgang und/oder bei Ausfall des Speisenetzes auf Gleichspannungsbetrieb umzuschalten. Diese Umschaltung kann mit einer an sioh bekannten Sparschaltung gekoppelt sein, es kann aber auch eine Gleichstromquelle niedriger Spannung, z. B. eine Batterie oder ein über einen Transformator niedergespanntes Wechselstromnetz mit eingeschalteten Gleichrichtern, herangezogen werden. Da eingeschaltete Magnete nur einen relativ geringen Haltestrom beanspruchen, wird man auch bei Verwendung normaler Wechselstrommagnete mit sehr kleinen Gleichspannungen und damit auch entsprechend kleinen Strömen auskommen.

Es ist bekannt, daß die Magnetisierung in einem wechselstrombetätigten Eisenkreis beim Nulldurchgang des Erregerstromes eine endliche Größe (Remanenz) hat, die erst bei einer erheblichen Größe des Magnetisierungsstromes in Gegenphase, der Koerzitivkraft, bis auf Null abgebaut wird. Dies bedeutet aber, daß der Umschaltvorgang von Wechselstromerregung auf Gleichstromhaltung bei einer Schaltungsanordnung der oben beschriebenen Art dann nicht einwandfrei abläuft, wenn die Wechselspannung vor der Umschaltung auf Gleichstrombetrieb in Spannungsopposition zur Haltespannung war. In diesem Fall wird die kleine Haltegleichspannung in der Regel nicht ausreichen, den Magnetkreis umzumagnetisieren, d. h., sie wird nicht ausreichen, das Magnetsystem in der eingeschalteten Stellung zu halten.

Um den geschilderten Schwierigkeiten zu begegnen, wird bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die an der Erregerwicklung liegende Wechselspannung so abgeschaltet, daß die zur haltenden Gleichspannung entgegengesetzt gerichtete Halbwelle der Wechselspannung noch vor dem endgültigen Abschalten abgeriegelt ist. Besonders vorteilhaft ist es, hierfür Gleichrichterelemente zu verwenden, die kurzzeitig vor oder während des Auftrennvorganges des Wechfiel-Stromkreises in diesen eingeschaltet werden.

An Hand der Zeichnung sei ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Erregerwicklung 1 eines elektromagnetisch betätigten Schaltgerätes wird aus einem Wechselstromnetz über die Klemmen 2 und 3 eingespeist. Zur Erregung des Magnetsystem^ wird der »Ein«-Taster 4 mit seinen Kontaktbrücken 5 und 6 in die Schließstellung gebracht. Hat das Schabgerät angezogen, so wer-Schaltungsanordnimg zur Steuerung
von Elektromagnetsystemen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Albert Schrader und Dipl.-Ing. Werner Kaufmann,

Amberg (Obpf.),
sind als Erfinder genannt worden

den die Selbsthaltekontakte 7 und 8 geschlossen und damit der Gleichrichter 9 über die Widerstände 10 und 11 auf den Erregerkreis des Schaltgerätes 1 gelegt. Parallel zu der Kontaktbrücke 5 des Tasters 4 ist über die Kontaktbrücke 6 ein weiterer Gleichrichter 12 auf den Erregerkreis geschaltet.

Der Ein- und Umschaltvorgang vollzieht sich bei dieser Schaltungsanordnung wie folgt: Wird der Taster 4 betätigt, so werden die Brücken 5 und 6 geschlossen und damit die an den Klemmen 2 und 3 liegende Wechselspannung auf die Erregerwicklung des Schaltgerätes 1 geschaltet. Das Magnetsystem zieht an und schließt die Selbsthaltekontakte 7 und 8, womit parallel zu der Kontaktbrücke 5 nunmehr Halbwellengleichspannung sowohl über die Kontaktbrücke 6 und den Geichrichter 12 als auch über die Kontakte 7 und 8, den Gleichrichter 9 und die Widerstände 10 und 11 an der Erregerwicklung anliegt. Nun ist der Taster 4 so ausgebildet, daß die Brücke 6 in jedem Fall bei Freigabe des Tasters nach der Brücke 5 öffnet, daß sie also nacheilt. Damit ist sichergestellt, daß nach öffnung der Brücke 5 an der Erregerwicklung des Magneten 1 keine Spannung anliegt, die in Spannungsopposition zu der durch den Gleichrichter 9 erzeugten Haltespannung liegt.

In der Regel wird eine einfache Aufstockung der zur Brücke 6 gehörenden Kontakte genügen, um eine ausreichende Verzögerung des öffnungsvorganges der Brücke 6 gegenüber der Brücke 5 zu erzielen. Es können jedoch im Bedarfsfall zusätzlich Dämpfungsglieder oder auch Zeitverzögerungselemente, wie Hemmwerke oder Zeitschaltelemente, eingesetzt werden.

Die beschriebene Schaltungsanordnung weist neben den bereits benannten Elementen noch eine Batterie 13

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und einen parallel zu dieser Batterie liegenden Kreis mit dem Wider/stand 14 und einen Taster 15 auf. Diese zusätzlichen Elemente ermöglichen es, den Magneten 1 auch während der Halbperiode, während der der Gleichrichter 9 sperrt, durch die Batterie einzuspeisen. Hierbei tritt, bedingt durch den Gleichrichter 9 und die Versorgung aus dem Netz, eine ständige Pufferung der Batterie 13 ein. Weiterhin kann diese Schaltungsanordnung benutzt werden, um den Magneten im eingeschalteten Zustand zumindest für eine vorgegebene Zeit dann zu belalssen, wenn das Netz ausfällt.

Der Widerstand 14 und der Taster 15 dienen zur Entregung des Magneten. Soll der Magnet des Schaltgerätes abgeworfen werden, so kann dies durch Betätigung des gestrichelt eingezeichneten Tasters 17, also durch Auftrennung des Erregerkreises in jedem Fall und zu jeder Zeit erfolgen. Will man aber vermeiden, daß in dem Niedervolthaltekreis zusätzliche Kontaktelemente eingeschleift werden, so ist es zweckmäßig, den bereits beschriebenen Taster 15 zur Entregung des Magneten zu benutzen. Die Entregung geschieht durch Kurzschließen der Batterie 13 über den Widerstand 14. Im Grenzfall kann auch auf den Widerstand 14 wegen des hohen Innenwiderstandes der Batterie verzichtet werden. Da mit dem Kurzschließen der Batterie 13 auch die aus dem Netz über den Gleichrichter 9 und dem Widerstand 10 eingespeiste Spannung kurzgeschlossen wird, fällt der Magnet ab.

Die Betätigung des Tasters 15 kann ebenso wie die des Tasters 4 durch geeignete Zeitschaltelemente elektrischer oder mechanischer Art erfolgen.

Um zu verhindern, daß bei gedrücktem Taster 4 über die Brücke 5 oder 6 und den schon geschlossenen Selbsthaltekontakt 8 eine zu hohe Spannung an der Batterie 13 angelegt wird, kann der Widerstand 11 als stromstabilisierender Widerstand, z. B. als Eisen-Wasserstoff-Widerstand, ausgebildet sein. Als weiteres zusätzliches oder getrennt davon einsetzbares Mittel zur Verhinderung von Überspannungen an der Batterie kann der Widerstand 16 vorgesehen werden. Dieser Widerstand 16 ist ein spannungsabhängiger Widerstand, der bei Überschreiten der vorgegebenen Batteriehöchstspannung stromleitend wird. Selbstverständlich läßt sich an Stelle der gezeichneten Batterie 13 auch ein Transformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter als Niederspannungsquelle einsetzen.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltungsbeiepiel für die Anordnung des Gleichrichters 12 bei Verwendung mehrerer parallel geschalteter Taster 4a, 4& usw. als Steuerschalter. Es ist ersichtlich, daß in diesem Fall die Verwendung eines einzigen Gleichrichters genügt. Wie im bereits beschriebenen Beispiel sind auch diese Taster mit nacheilenden Kontaktbrücken 6 a, 6 b usw. versehen.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist im wesentlichen für magnetisch betätigte Schaltgeräte vorgesehen, jedoch läßt sie sich ohne Schwierigkeiten auch bei anderen Elektromagnetsystemen, wie Hubmagneten u. dgl., ohne Schwierigkeiten verwenden. An Stelle des Gleichrichters 12 mit der zugehörigen nacheilenden Kontaktbrücke 6 kann auch ein Synchronschalter Verwendung finden, durch den sichergestellt ist, daß die in Spannungsopposition zur Haltespannung liegende Halbwelle während des Auftrennvorganges des Wechselstromkreises unterdrückt wird. Selbstverständlich läßt sich die Schaltungsanordnung in beliebiger Weise mit Zeitschaltelementen u. dgl. kombinieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagnetsystemen, insbesondere zur Betätigung von Schützantrieben, die durch Wechselstrom eingeschaltet und durch Gleichstrom kleiner Größe gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Erregerwicklung (1) liegende Wechselspannung so abgeschaltet wird, daß die zur haltenden Gleichspannung (9 bzw. 13) entgegengesetzt gerichtete Halbwelle der Wechselspannung (2, 3) noch vor dem endgültigen Abschalten abgeriegelt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gleichrichterelemente (12), die vorübergehend, vorzugsweise mit voller Wechselspannung, in den Erregerkreis so eingeschaltet werden, daß die in Spannungsopposition zur Haltespannung liegenden Halbwellen unterdrückt werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle von einem Steuerschalter (4), z. B. einem Tastschalter mit zwei Arbeitskontakten (5, 6), gebildet ist, dessen einer Kontakt (6) bei Freigabe des Tasters nacheilend öffnet und während der damit verbundenen Verzögerungszeit einen Gleichrichter (12) in den Wechselstromerregerkreis einschaltet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vielfachschaltung (Fig. 2) von Steuerschaltern (4) für jede Erregerwicklung nur ein Gleichrichterelement (12) eingeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4 mit einem Niederspannungshaltekreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltespannung aus einem Transformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter entnommen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4 mit einem Niederspannungshaltekreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederspannungshaltekreis eine Batterie (13) enthält.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Überströme im Niederspannungshaltekreis stromstabilisierende Widerstände (11), z. B. Eisen-Wasserstoff-Widerstände eingeschaltet sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Niederppannungsquelle ein spannungsabhängiger Widerstand (16) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen