DE1267346B - Einrichtung zur Betaetigung von Elektromagneten, insbesondere solchen von Schuetzen oder Relais - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIf

Deutsche Kl.: 21g-2/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 267 346
P 12 67 346.0-33
25. Februar 1960
2. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Betätigung von Elektromagneten, insbesondere solchen von Schützen oder Relais, die durch Wechselstromerregung in den Einschaltzustand gebracht und durch Gleichstrom im Einschaltzustand gehalten werden.

Bei einer bekannten Einrichtung der obengenannten Art zur Verwendung bei einem elektromagnetischen Schaltventil für verschiedene Stromarten wird mittels vom Anker betätigbarer Schaltkontakte die Wicklung des Schaltventils nacheinander an die Wechselstromquelle direkt und dann über vorgeschaltete Gleichrichter an diese gelegt. Dies bedeutet, daß die Wicklung für die hohe Gleichspannung ausgelegt werden muß, was praktisch einen hohen induktiven Widerstand bedeutet, der eine große Anzugskraft bei Wechselstromerregung ausschließt, was jedoch gerade wünschenswert ist. Bei einer weiterhin bekannten elektromagnetischen Einrichtung ist eine Überlagerung von Wechsel- und Gleichstromerregung in der Wicklung des Magneten zur Schaffung eines kleinen Halteverhältnisses vorgesehen. Bei dieser bekannten Einrichtung wird zunächst mittels einer Gleichspannung die Wicklung erregt und nach Anziehen des Ankers eine Wechselspannung aus einer gesonderten Stromquelle zugeschaltet. Die Auslegung der Wicklung dieser bekannten Einrichtung muß den geforderten Verhältnissen angepaßt werden.

Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung so auszugestalten, daß nacheinander der Wechselstrom und der Gleichstrom an die Wicklung ohne Schaden für die Gleichrichter während der Überschaltperiode angelegt werden können. Bei einer weiterhin bekannten Einrichtung zur Betätigung von Elektromagneten wird der Einschalt-Stromstoß für den Gleichstrommagneten durch einen Kondensator aufgebracht. Um den Haltestrom über die Wicklung klein zu halten, ist ein Widerstand dem Erregerkreis vorgeschaltet. Dieser Widerstand muß so bemessen sein, daß über die Wicklung nur der Haltestrom fließt. Somit sind mit der Vorschaltung dieses Widerstandes verhältnismäßig große Verluste verbunden.

Diese Nachteile der bekannten Einrichtungen werden durch die Erfindung vermieden. Dies wird bei einer Einrichtung zur Betätigung von Elektromagneten der eingangs genannten Art in einfacher Weise dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der über Blindwiderstandselemente mit geringem Gleichstrom- und hohem Wechselstromwiderstandswert mit dem Wechselstrom-Einschaltkreis galvanisch verbundene Gleichstrom-Haltekreis so ausgelegt ist, daß die außer Einrichtung zur Betätigung von Elektromagneten, insbesondere solchen von Schützen oder Relais

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Alfred W. Hodgson,

Orchand Park, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1959 (795 629)

der Wechselspannung auf die Erregerwicklung des zu betätigenden Magneten geschaltete Gleichspannung allein zum Einschalten nicht ausreicht, nach Abschaltung der das Einschalten bewirkenden Wechselspannung jedoch das Halten des Magnetankers übernimmt.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß mit einer relativ großen Wechselspannung und einer relativ kleinen Haltegleichspannung ohne Verluste durch Widerstände od. dgl. gearbeitet werden kann. Weiterhin erfolgt das Umschalten von Wechselstrom auf Gleichstrom in jedem Fall sicher, ohne von voreilenden oder nacheilenden Kontakten abhängig zu sein, und außerdem werden nur serienmäßige Bauteile für den Schaltungsaufbau benötigt. Sonderanfertigungen von Schaltgeräten mit besonderen Wicklungen, zwei getrennten Magneten od. dgl., können durch den Gegenstand der Erfindung entfallen. Besonders vorteilhaft ist es, insbesondere für die Bemessung der Gleichrichter, wenn bei einer Einrichtung mit einem unter Zwischenschaltung eines Transformators über Gleichrichter aus dem Wechselstromnetz eingespeisten Gleichstrom der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators in Gleichrichter-Mittelpunktschaltung ständig mit der einen Netzphase und damit auch mit einem Pol der Erregerwicklung des Magneten verbunden ist, wobei die beiden Enden der

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Sekundärwicklung jeweils über Gleichrichter an eine Drossel angeschlossen sind, welche die Verbindung des Gleichstrom-Haltekreises mit der anderen Netzphase und dem anderen Pol der Erregerwicklung herstellt.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, während in

F i g. 2 bis 4 Abwandlungen der Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt sind.

Die Einrichtung nach F i g. 1 besteht aus einem Elektromagneten, welcher ein normales Relais R oder ein Schütz sein kann, das aus einer Wicklung 11 und den Hauptstromkontakten 13 sowie gegebenenfalls einer oder mehrerenHilfskontakteinrichtungenbesteht. Durch die Kontakte 13 werden bei Erregung des Relais R der oder die Hauptstromkreise geschlossen. Selbstverständlich kann das Relais R auch mit Ruhekontakten für den Hauptstromkreis ausgerüstet sein, so daß bei Erregung des Magneten der Hauptstromkreis geöffnet wird.

Die Wicklung 11 ist mit den Leitern L1 und L 2 verbunden, die über nicht gezeichnete Selbstschalter mit einem normalen Wechselstromversorgungsnetz verbunden sind. In die Zuführungsleitung zur Wicklung 11 sind zwei Druckknopfschalter A und E eingesetzt. Der Schalter A ist als Öffner und der Schalter E als Schließer ausgebildet.

Die Gleichstromversorgung zum Halten des Relais erfolgt durch die Gleichrichter 15 und 17. Diese Gleichrichter werden aus einem vorgeschalteten Transformator T mit der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung S eingespeist. Die Primärwicklung ist dabei unmittelbar zwischen die Leiter L1 und L 2 hinter dem Schalter A angeschaltet. Die Gleichrichter sind als Vollweggleichrichter geschaltet.

Wird die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung ans Netz gelegt, dann wird von den Leitern L1 und L 2 über den Transformator T und die Gleichrichter 15, 17 sowie die Drossel Dr Spannung an die Wicklung 11 gelegt. Diese Spannung reicht jedoch nicht aus, um das Relais R einzuschalten, sie ist jedoch groß genug, um das eingeschaltete Relais in der Einschaltstellung zu halten. Der Wechselstromkreis ist durch den Schalter E offen gehalten.

Bei Betätigung des Schalters E wird Wechselspannung an die Wicklung 11 des Relais R gelegt und damit das Relais in die Einschaltstellung gebracht. Während dieser Einschaltperiode fließt Wechselstrom durch die Gleichrichter 15 und 17 in Durchgangsrichtung, wenn der Leiter L1 positives Potential gegenüber dem Leiter L 2 führt. In der Gegenrichtung ist der Wechselstrom durch den Widerstand der Gleichrichter in Sperrichtung begrenzt. In diesem Moment ist das Spannungsgefälle an den Gleichrichtern 15 und 17 unterschiedlich, weil das Potential an der einen Hälfte der Wicklung S sich mit dem Potential zwischen L1 und L 2 addiert, während sich das Potential an der anderen Hälfte der Wicklung S vom Potential zwischen den Leitern Ll und L 2 subtrahiert. Dies ist dann gegeben, wenn L 2 positiv gegenüber Ll und die untere Klemme der Wicklung S positiv gegenüber der oberen Klemme ist. Die Spannung am Gleichrichter 15 ist dann die Spannung zwischen Ll und L2 plus der halben Spannung der Wicklung S minus dem Spannungsabfall an der Drossel Dr. Die Spannung am Gleichrichter 17 ergibt sich aus der Netzspannung weniger die halbe Spannung an der Wicklung 5¹ und weniger dem Spannungsabfall in der DrosselDr. Wenn der LeiterLl positiv gegenüber dem Leiter L 2 ist, dann ergibt sich die Umkehrung, jedoch ist der Strom dann wegen der Sperrwirkung der Gleichrichter 15 und 17 wesentlich kleinen Der Wechselstromanteil dieses Stromes ist durch die Drossel wesentlich reduziert, so daß die Gleichrichterelemente in keinem Fall Schaden leiden können. Die Gleichstromkomponente, die durch die Wicklung des Relais R fließt, wird durch die Drossel Dr nicht beeinflußt und ist groß genug, das Relais R auch dann in der Einschaltstellung zu halten, wenn der Schalter E freigegeben ist.

Soll das Relais R abgeworfen werden, so ist der Stromkreis zum Transformator T durch den Schalter A zu unterbrechen.

Wird eine Zeitverzögerung beim Ausschalten des Relais R gewünscht, so kann eine solche Verzögerung dadurch erreicht werden, daß der Stromfluß von der Wicklung des Relais R und der Drossel Dr durch die Gleichrichter 15 und 17 nach dem öffnen des Schalters/i aufrechterhalten bleibt. Sofern erforderlich, kann parallel zur Wicklung 11 ein Kondensator 23 geschaltet werden. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, kann durch einen Unterbrecherkontakt A 1 des Schalters A der Haltestromkreis unterbrochen und können damit unerwünschte Zeitverzögerungen bei gewollter Abschaltung ausgeschaltet werden.

Die Einrichtung gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 dadurch, daß ein Hilfskontakt 25 des Relais R in den Speisekreis des Transformators T eingeschleift ist. Durch diese Maßnahme wird der Gleichstromkreis erst bei Betätigung des Relais geschlossen. Durch den Schalter E wird der Wechselstromkreis so lange geschlossen gehalten, bis der Gleichstromkreis voll geschlossen ist. Der Wechselstrom, der während der Einschaltperiode, d. h. während der Zeit, während gleichzeitig der Wechsel- und der Gleichstromkreis geschlossen sind, fließt, schadet den Gleichrichtern nicht, weil er durch die Drossel Dr auf ein Minimum reduziert ist. Eine merkliche Beeinflussung des Haltekreises durch die Drossel Dr ist nicht gegeben.

Die Einrichtung nach F i g. 3 umfaßt das Relais R mit dem Unterbrecherhilfskontakt 29. Die Betätigung dieser Einrichtung erfolgt durch das Schließen des Schalters E. Wenn das Relais R vollständig geschlossen ist, wird für das Relais der Hilfskontakt 29 geöffnet und dadurch der Wechselstromkreis zur Wicklung 11 selbsttätig aufgetrennt. Das Relais R wird dann durch den Strom über die Gleichrichter 15,17 gehalten. Auch bei dieser Schaltungsausführung sind die Gleichrichter gegen Überlastung durch den Wechselstrom durch die Drossel Dr geschützt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Betätigung von Elektromagneten, insbesondere solchen von Schützen oder Relais, die durch Wechselstromerregung in den Einschaltzustand gebracht und durch Gleichstrom im Einschaltzustand gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der über Blindwiderstandselemente mit geringem Gleichstrom- und hohem Wechselstromwiderstandswert mit dem Wechselstrom-Einschaltkreis galvanisch verbundene Gleichstrom-Haltekreis so ausgelegt

ist, daß die außer der Wechselspannung auf die Erregerwicklung des zu betätigenden Magneten geschaltete Gleichspannung allein zum Einschalten nicht ausreicht, nach Abschaltung der das Einschalten bewirkenden Wechselspannung jedoch das Halten des Magnetankers übernimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem unter Zwischenschaltung eines Transformators über Gleichrichter aus dem Wechselstromnetz eingespeisten Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators in Gleichrichter-Mittelpunktschaltung ständig mit der einen Netzphase und damit auch mit einem Pol der Erregerwicklung des Magneten verbunden ist, wobei die beiden Enden der Sekundärwicklung jeweils über Gleichrichter an eine Drossel angeschlossen sind, welche die Verbindung des Gleichstrom-Haltekreises mit der anderen Netzphase und dem anderen Pol der Erregerwicklung herstellt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Drossel, daß der in der einen Halbwelle über die Gleichrichter fließende Leckstrom auf unschädliche Werte reduziert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch gesteuerte Schaltmittel derart, daß der Netzanschluß des Gleichstromkreises nach Erregung des Magneten erfolgt (F i g. 2).

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Schaltelemente, insbesondere durch vom Magneten gesteuerte Schaltelemente, durch die der Wechselstromkreis selbsttätig oder von Hand nach Erregung des Magneten aufgetrennt wird (F i g. 3).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5 mit Abfallverzögerung für den Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise parallel zur Erregerwicklung des Magneten ein Kondensator geschaltet ist (F i g. 4).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Ausschalter gekuppelten Unterbrecherkontakt im Kondensator-Erregerwicklungskreis (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1028 845;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1762 609;
französische Patentschrift Nr. 965 975;
USA.-Patentschriften Nr. 1 301412, 2 427 751.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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