DE1613145C - Schaltungsanordnung zur Spei sung einer Wicklung eines Gleich stromzugmagneten - Google Patents

Description

des Kaltleiters eine exakte Verringerung des Zündwinkels und damit ein genauer Haltespannungswert am Magneten nicht zuverlässig gegeben. Auch mit den anderen obengenannten, bekannten Schaltanordnungen kann der Haltespannungswert des Magneten nicht auf ein Minimum exakt eingestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen vermieden sind und die bei einem unkomplizierten Aufbau und einer einfachen Handhabung das Einstellen des Haltestroms für den Magneten auf ein Minimum ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem steuerbaren Gleichrichter eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren wesentlich unterschiedlicher Kapazität und einer Diode parallel geschaltet ist, wobei der Kondensator mit der größeren Kapazität mit der Diode verbunden ist, daß die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters über "Λ eine Trigger-Diode mit der Verbindungsstelle der ■" Kondensatoren verbunden ist und daß der Kondensator mit der größeren Kapazität und die Diode durch einen regelbaren Widerstand überbrückt sind.

Bei einer solchen Anordnung wird durch einen Steuerimpuls des Kondensators mit der größeren Kapazität der steuerbare Gleichrichter leitend und infolge des langsameren Spannungsanstieges zwischen den beiden Kondensatoren der Zündzeitpunkt für den steuerbaren Gleichrichter verzögert und zusätzlich "mittels des regelbaren Widerstandes die Haltespannung am Magneten eingestellt.

Im einzelnen kann die Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, daß die Kapazität der Kondensatoren sich etwa um den Faktor 30 unterscheiden. Durch das Kapazitätsverhältnis der Kondensatoren wird die Zeitdauer für den Übergang von der Einschalterregung zur Halteerregung bestimmt. ·

Zweckmäßigerweise ist mit dem regelbaren Widerstand ein Festwiderstand in Reihe geschaltet und der ν Reihenschaltung aus den Kondensatoren und der ^; Diode ist ein Widerstand vorgeschaltet und eine Zener-Diode parallel geschaltet.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann sowohl mit Wechselstrom als auch mit gleichgerichteter Gleichspannung versorgt werden. Im letzteren Fall sorgt der steuerbare Gleichrichter dafür, daß ein Stromfluß in den beiden Halbperioden entsteht. Es ist jedoch Voraussetzung, daß die Speisespannung nicht geglättet ist, d. h., daß diese jeweils nach einer Halbwelle auf Null absinkt.

Es ist jedoch auch möglich, geglätteten Gleichstrom, also Batteriestrom, zu verwenden. Dann muß der jeweilige Null-Durchgang im steuerbaren Gleichrichter erzwungen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der steuerbare Gleichrichter mit einer Reihenschaltung aus einer weiteren Trigger-Diode und einem dritten Kondensator, dessen Kapazität etwa so groß ist wie die des größeren der beiden anderen Kondensatoren, überbrückt ist. Dabei ist der Verbindungspunkt der zweiten Trigger-Diode und des dritten Kondensators über einen Widerstand mit dem Ausgang der Wicklung des Magneten verbunden.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung hat gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen den Vorteil, daß der notwendige Haltestrom für den Magneten mittels des regelbaren Widerstandes auf ein Minimum einstellbar ist. Ferner fällt die Einrichtung nach der Erfindung in ihren Abmessungen so klein aus, daß sie z. B. unmittelbar in das Gehäuse eines Magnetschaltventils eingebaut werden kann, da jede Überwachung und Betätigung für die Umschaltung auf Haltestrom entfällt.

Die Erfindung wird nun an Hand von Schaltungsanordnungen, die in der Zeichnung dargestellt sind,

ίο erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung für Wechselstrom oder gleichgerichtete Gleichspannung,

Fig.2 eine Schaltungsanordnung für Batteriestrom.

Eine Schalteinrichtung ist an eine Stromquelle 1 angeschlossen, die entsprechend den Zeichnungssymbolen entweder Wechselstrom oder gleichgerichteten Gleichstrom liefert. In den Stromfluß ist ein Schalter 2 eingefügt zum Ein- und Ausschalten des Stromes für

so einen Verbraucher 3, der ein Gleichstromzugmagnet ist und an ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, z. B. ein Zwei- oder Dreiwege-Elektromagnetventil, angebaut ist. Das Ventil selbst sowie Einzelheiten des Magneten sind jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.

: Zwischen den Schalter 2 und den Magneten 3 ist ein steuerbarer Gleichrichter 4 in die Zuführungsleitung 5 eingesetzt, der auch Thyristor genannt wird und der über eine von der Leitung 5 abgezweigte Zweigleitung 6 beeinflußbar ist. Zum Zwecke dieser Beeinflussung sind in die Zweigleitung 6 eine kleinere Gleichrichterdiode 7, ein mit dieser in Reihe geschalteter Widerstand 8 und eine Trigger-Diode 9 eingeschaltet.

. Parallel zu dem Widerstand 8 ist ein weiteres Leitungsstück 10 vorgesehen, in dem zwei Kondensatoren 11 und 12 liegen. Der in Fließrichtung erste Kondensator 11 ist etwa 30mal größer als der andere Kon-

.. densator 12, und zwischen den beiden Kondensatoren 11 und 12 ist eine Leitungsverbindung 13 zur Zweigleitung 6 hergestellt, die zwischen der Trigger-Diode 9 und dem Widerstand 8 die Zweigleitung 6 erreicht.

Der Widerstand in der Leitung 6 ist dadurch regelbar gemacht, daß dem konstanten Widerstand 8 ein veränderlicher Widerstand 14 vorgeschaltet ist.

Die beschriebene Schaltungsanordnung wirkt wie folgt: Nach dem Einschalten des Stromes über den Schalter 1 fließt zunächst über die Diode 7 sowie über die Kondensatoren 11 und 12 ein Ladestromstoß.

Während dieser Zeit ist der Stromfluß durch den Gleichrichter 4 noch gesperrt.

Wenn die Spannung an dem kleineren Kondensator 12 die Durchbruchspannung der Trigger-Diode 9 überschreitet, dann wird diese stromleitend, und der Gleichrichter 4 wird durch den Entladestromstoß des Kondensators 12 gezündet. Die Zündung des Gleichrichters 4 erfolgt also in dem Augenblick, in dem die Speisespannung die Höhe der Durchbruchsspannung der Trigger-Diode 9 erreicht. Damit diese Zündung praktisch unverzögert erfolgt, ist vor die Diode 7 noch ein niederohmiger Widerstand 15 eingesetzt.

Während der Zündung ist der Stromdurchgang durch den Gleichrichter 4 frei, und es kann ein Strom zu dem Magneten 3 fließen.

Dabei läuft eine volle Halbwelle zum Magneten 3, so daß dieser den Anker anzieht. Nach erfolgtem Anzug sollen nun Strom und Spannung reduziert werden, da der Masnet den Anker nur noch halten soli.

Dies geschieht dadurch, daß der Gleichrichter 4 bei dem nächsten Stromnulldurchgang der Wechselspannung seine Sperrfähigkeit wieder erhält und sich bei der nachfolgenden positiven Halbwelle der beschriebene Vorgang wiederholt und der größere Kondensator 11 auf den Spitzenwert der Spannung aufgeladen wird.

Dabei steigt jetzt die Spannung vor dem Kondensator 11 langsamer an, der Zündzeitpunkt wird verzögert und durch die Zweigleitung 6 fließt weniger Strom. Der einstellbare Widerstand 14 dient zur Einstellung der für den Haltebetrieb gerade noch ausreichenden Spannung.

Da es vorkommen kann, daß die Eingangsspannung schwankt und daß diese Schwankung bis etwa 10 % betragen und eine Spannungsschwankung am Magneten 3 in doppelter Höhe nach sich ziehen könnte, wird zur Vermeidung dieses Nachteils eine sogenannte Zener-Diode 16 zu den beiden Kondensatoren 11 und 12 in Parallelschaltung angeordnet. Diese Zener-Diode dient im Zusammenwirken mit dem niederohmigen Widerstand 15 dazu, die Spannung zwischen den beiden Kondensatoren 11 und 12 konstant zu halten, und es wird erreicht, daß der Zündzeitpunkt nicht mehr durch Schwankungen der Eingangsspannung beeinflußt werden kann. Durch das Größenverhältnis der beiden Kondensatoren 11 und 12 kann die Zeitdauer für den Übergang von der Einschalterregung zur Halteerregung bestimmt werden. Im vorliegenden Fall beträgt das Größenverhältnis 30 :1, es kann aber auch ein anderes Verhältnis angewendet werden.

Wenn eine Anpassung an verschiedene Magnetgrößen gewünscht wird, kann die Gesamtkapazität des Kondensators 11 in mehrere Einzelkapazitäten aufgeteilt werden. Durch entsprechende Schaltung mittels Stufenschaltern oder Lötbrücken können dann verschiedene Zeitwerte eingestellt werden.

Da immer bei nur einer Halbwelle ein Stromfluß zustande kommt, würde in der Zwischenzeit der größere Kondensator 11 über die Widerstandes und 14 teilweise entladen. Dadurch könnte eventuell der andere Kondensator 12 zu schnell aufgeladen werden. Um dies zu vermeiden, wird vor den Kondensator 11 eine weitere Diode 17 und ein weiterer Widerstand 18 in Reihe mit dem Kondensator 11 eingeschaltet, wobei die Diode 17 und der Widerstand 18 parallel nebeneinanderliegen.

Auf diese Weise ist vermieden, daß ein Entladestrom von dem größeren Kondensator 11 ungewollt abfließt. Die für die Funktion der Schaltungsanordnung notwendige Entladung des Kondensators 11 wird dann beim Abschalten des Schalters 2 erreicht.

Schließlich ist parallel zum Magneten 3 noch eine

ίο Diode 19 vorgesehen, die den Induktivitätsstromstoß der Magnetwicklung aufnimmt und die als Freilaufdiode den Stromfluß in der Magnetspule auch in der spannungslosen Halbperiode aufrechterhält.

In der F i g. 2 ist die Ausbildung der Schaltungsan-Ordnung bei Batterie-Betrieb dargestellt. Dabei tragen die der Ausführung nach der F i g. 1 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen.

Als neue Teile kommen hinzu ein dritter Kondensator 20, der etwa so groß ist wie der erste Kondensator

so 11, eine weitere Trigger-Diode 21, die der ersten 9 entspricht, und ein weiterer Widerstand 22 zur Schaltungsverzögerung. Die Größe des Widerstands 22 entspricht etwa der des Widerstandes 8 und ist maßge- ( bend für die gewünschte Schaltfrequenz.

Diese Schaltungsanordnung hat folgende Wirkungsweise: Wird der Schalter 2 geschlossen, so wird der Gleichrichter 4 gezündet, und ein höchster Strom fließt zum Magneten 3. Jetzt wird der dritte Kondensator 20 über den Widerstand 22 aufgeladen und die Trigger-Diode 21 gezündet. Daraufhin fließt jetzt über die Trigger-Diode 21 rückwärts zum Eingangsgleichrichter 4 ein Stromstoß mit entgegengesetztem Vorzeichen auf Grund der Aufladung des Kondensators 20. Im Gleichrichter 4 sinkt daraufhin der Strom bis Null ab und wird gesperrt, indem der Gleichrichter 4 in den Sperrzustand umkippt.

Nach dem Ablauf des Ladevorgangs im Kondensator 11 wird die Strompausenzeit auf einen von dem Widerstand 15 abhängigen Wert vergrößert. Die Impulszeit ist über die Widerstand-Kondensator-Kombination 22 und 20 fest eingestellt. Auf diese Weise entsteht eine Rechteckstromkurve mit verhältnismäßig langen Pausen. Der Spannungsabfall einerseits und die Größe der Pausen andererseits ergeben bei Gleichstrombetrieb nach erfolgter Einschaltung den geringeren Haltestrom am Magneten 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Speisung einer Wicklung eines Gleichstromzugmagneten aus einer Stromquelle unter Verringerung der Stromaufnahme nach dem Anziehen des Magnetankers, bei der die mit einer Diode überbrückte Wicklung des Magneten und ein steuerbarer Gleichrichter hintereinandergeschaltet sind und bei der zur Erzeugung von Zündimpulsen für den steuerbaren Gleichrichter parallel zu diesem eine Reihenschaltung aus mindestens einem Widerstand und mindestens einem Kondensator angeordnet ist und bei der die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters mit einem Punkt dieser Reihenschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem steuerbaren Gleichrichter (4) eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren (11,12) wesentlich unterschiedlicher Kapazität und einer Diode (17) parallel geschaltet ist, wobei der Kondensator mit der größeren Kapazität (11) mit der Diode (17) verbunden ist, daß die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters (4) über eine Triggerdiode (9) mit der Verbindungsstelle der Kondensatoren (11, 12) verbunden ist und daß der Kondensator mit der größeren Kapazität (11) und die Diode (17) durch einen regelbaren Widerstand (14) überbrückt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Kondensatoren (11, 12) sich etwa um den Faktor 30 unterscheiden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem regelbaren Widerstand (14) ein Festwiderstand (8) in Reihe geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diode (17) ein Widerstand (18) parallel geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung aus den Kondensatoren (11, 12) und der Diode (17) ein Widerstand (15) vorgeschaltet und eine Zener-Diode (16) parallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verwendung von Wechselstrom oder pulsierendem Gleichstrom als Speisestrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung aus den Kondensatoren (11,12) und der Diode (17) in bekannter Weise eine weitere Diode (7) vorgeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verwendung von Gleichstrom als Speisestrom, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Gleichrichter (4) mit einer Reihenschaltung aus einer weiteren Trigger-Diode (21) und einem dritten Kondensator (20), dessen Kapazität etwa so groß ist wie die des größeren der beiden anderen Kondensatoren, überbrückt ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt der zweiten Trigger-Diode (21) und des dritten Kondensators (20) über einen Widerstand (22) mit dem Ausgang der Wicklung des Magneten verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Wicklung eines Gleichstromzugmagneten aus einer Stromquelle unter Verringerung der Stromaufnahme nach dem Anziehen des Magnetankers, bei der die mit einer Diode überbrückte Wicklung des Magneten und ein steuerbarer Gleichrichter hintereinandergeschaltet sind und bei der zur Erzeugung von Zündimpulsen für den steuerbaren Gleichrichter parallel zu diesem eine Reihenschaltung aus mindestens einem Widerstand und mindestens einem Kondensator angeordnet ist und bei der die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters mit einem Punkt dieser Reihenschaltung verbunden ist. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der deutschen Auslegeschrift 1215 887 bekannt.

Bei den herkömmlichen Gleichstrommagneten wird für die Anzugserregung ein Vielfaches an Strom der Halteerregung benötigt. In der Regel beträgt der notwendige Haltestrom jedoch nur etwa ein Zehntel des Anzugstromes.

Da beim Gleichstrommagneten die Stromaufnahme unabhängig von der Ankerstellung ist, muß die r Magnetspule entsprechend der beim Anzug benötigten Leistung dimensioniert werden. Aus diesem Grunde ist es wichtig, nach dem Anziehen des Magnetankers die Stromaufnahme des Elektromagneten zu verringern.

In diesem Zusammenhang ist eine Steuereinheit für einen steuerbaren Gleichrichter (Thyristor) bekanntgeworden, der als gesteuerter Stromrichter zur Versorgung einer Last aus einer Wechselspannungsquelle dient. Mittels dieser Steuereinheit werden die Zündimpulse für den steuerbaren Gleichrichter in ihrer Phasenlage verschoben. Die wesentlichen Teile der Steuereinheit sind eine parallel zum steuerbaren Gleichrichter angeordnete Reihenschaltung aus einem Kondensator, einem regelbaren Widerstand und einer Diode und außerdem eine zwischen dem einen Kondensatorbelag und der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters angeordnete Shokley-Diode (Hoffmann, A. und Stocker, K., Thyristor-Handbuch, Berlin und Erlangen, 1965, S. 130 und 131). ,

Bei einer weiteren bekannten Schaltanordnung ^v müssen bei der Versorgung von induktiven Verbrauchern aus einer Gleichspannungsquelle über einen steuerbaren Gleichrichter besondere Vorkehrungen für das Löschen des steuerbaren Gleichrichters getroffen werden. Diese bestehen bei der bekannten Schaltanordnung darin, daß dem steuerbaren Gleichrichter eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem weiteren steuerbaren Gleichrichter parallel geschaltet ist, wobei die Verbindungsstelle des Kondensators und des zweiten steuerbaren Gleichrichters über einen Widerstand mit dem Ausgang des induktiven Verbrauchers verbunden ist (AEG-Mitteilungen, Bd. 56, 1966, S. 117 bis 121).

Ferner wurde eine Einrichtung zum Verkürzen der Einschaltzeit eines über einen Thyristor an pulsierende Gleichspannung angeschlossenen induktiven Verbrauchers vorgeschlagen, bei der ein i?C-Kreis einen Kaltleiter enthält, dessen Widerstandsänderung, die zur Verringerung des Zündwinkels des Thyristors notwendige Vergrößerung der Wiederaufladezeit des Kondensators besitzt (Patent 1 270 152).

Bei dieser Einrichtung ist auf Grund von Toleranzen im Kaltleiter selbst und vor allem infolge Abweichungen und Unregelmäßigkeiten bei der Erwärmung