DE19522582C2 - Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Elektromagneten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines eine Wicklung aufweisenden Elektromagneten mit einem Taktgeber zur periodischen Verbindung der Wicklung mit einer Spannungsquelle, wobei der Taktgeber einen Startimpuls mit relativ langer Dauer zum Anziehen des Elektromagneten und nachfolgend Halteimpulse im einer gegenüber dem Startimpuls verringerten Dauer zur Aufrechterhaltung eines die Wicklung durchfließenden Haltestromes erzeugt.

Eine Schaltungsanordnung der vorliegenden Art ist beispiels­ weise durch die DE 24 20 262 A1 bekannt geworden. Zum Schalten des Stromes des Elektromagneten werden dabei kon­ taktlose Bauelemente benutzt, beispielsweise Leistungshalb­ leiter in der Form von Thyristoren oder Leistungs­ transistoren. Der Taktgeber besteht aus einer mehr oder weniger umfangreichen elektronischen Schaltung, die ganz oder teilweise aus einzelnen Bauelementen oder integrierten Bausteinen besteht. Ein Beispiel für eine solche Schaltung ist der US 4 516 185 zu entnehmen.

Eine Schaltungsanordnung der vorliegenden Art eignet sich insbesondere zur Steuerung des Antriebsmagneten eines elektromagnetischen Schaltgerätes. Um dem Benutzer des Schaltgerätes die Inbetriebnahme zu erleichtern und unnötige Leitungsverbindungen zu vermeiden, wird dabei die Schaltungs­ anordnung direkt an dem Schaltgerät bzw. in seinem Gehäuse untergebracht. Damit ist die Schaltungsanordnung jedoch allen Einflüssen ausgesetzt, die im Betrieb des Schaltgerätes auf­ treten. Dabei handelt es sich um elektrische und magnetische Felder, sowie um erhöhte Temperaturen. Beispielsweise können bei einem Vakuumschütz für den Mittelspannungsbereich Spannungen von 6 oder 10 kV vorliegen, während Ströme in der Größenordnung von mehreren 100 A fließen. Dabei ist nicht auszuschließen, daß die Schaltungsanordnung trotz üblicher Maßnahmen zur elektromagnetischen Abschirmung nachteilig beeinflußt wird und der Stromkreis des Elektromagneten kurzzeitig unterbrochen wird. Die kann zur Folge haben, daß auch der durch das Schaltgerät zu betätigende Laststromkreis unterbrochen wird, womit erhebliche betriebliche Störungen verbunden sein können.

Der Erfindung liegt ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, betriebliche Störungen der vorstehend erläuterten Art zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Taktgeber in gegenüber der Dauer der Halteimpulse großen Abständen periodisch einen Anzugsimpuls abgibt, wobei die Dauer der zusätzlichen Anzugsimpulse etwa der Dauer des Startimpulses entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß es nur kurzzeitige Unterbrechungen des Elektromagneten geben kann, deren längste Dauer der Wieder­ holungsrate der Anzugsimpulse entsprechen. Der wesentlich verbesserten Betriebssicherheit steht andererseits ein nur geringfügig erhöhter Energiebedarf zum Betrieb des Elektro­ magneten gegenüber. Zugleich werden Störungen behoben, die dadurch entstehen, daß beim Einschalten des Elektromagneten aus beliebigem Grund kein Startimpuls erzeugt wurde.

Aus der DE 42 37 706 A1 ist eine Einrichtung zur Aufschlagzeitpunkt-Erkennung für den Anker eines Magnet­ ventils bekannt, dessen Spule mit einem getaktetem Erre­ gerstrom gespeist wird. Durch die bei Aufschlag des Ankers eintretende Änderung des Tastverhältnisses des Erregerstromes ist der Aufschlagzeitpunkt mittels eines Digitalrechners ermittelbar.

Außerdem ist aus der DE 40 12 353 C2 eine Schaltungsanordnung zur Betätigung von Elektromagnetventilen einer Fahrzeugbrems­ anlage bekannt, wobei das eine Ventil zum Abbauen des Brems­ druckes und das andere Ventil zum Halten des Bremsdruckes dient. Die Steuerung erfolgt über eine elektronische Schaltung in der Weise, daß beim Übergang vom Zustand "Druckabbau" zum Zustand "Druckhalten" der Bremse während des Druckabbaus der getaktete Betrieb eines Druckhalteventils unterbrochen ist.

Aus diesem Stand der Technik ist jedoch das periodische Zuschalten von Anzugsimpulsen zur Vermeidung betrieblicher Störungen nicht bekannt.

Je nach den praktischen Anforderungen erweist es sich als ausreichend, wenn der Abstand der zusätzlichen Anzugsimpulse etwa eine bis drei Sekunden beträgt. Dabei entspricht die Dauer der zusätzlichen Anzugsimpulse etwa der Dauer des Startimpulses. Beispielsweise kann die Dauer der zusätzlichen Anzugsimpulse 80% der Startimpulse betragen.

Wenngleich vorstehend von einem einzelnen Startimpuls sowie zusätzlichen Anzugsimpulsen die Rede ist, wird davon ausge­ gangen, daß die Startimpulse und die Anzugsimpulse ihrerseits aus einer Impulsfolge bestehen können. Dies ist bei Schaltungsanordnungen der vorliegend betrachteten Art üblich und zweckmäßig, um einen Elektromagnet mit innerhalb einer gewissen Bandbreite schwankenden Betriebsspannungen betreiben zu können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsan­ ordnung zum Betrieb eines Elektromagneten.

In der Fig. 2 ist die Wirkungsweise eines Taktgenerators in der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 1 als Diagramm dar­ gestellt.

Ein Beispiel für den Verlauf des Stromes durch die Wicklung des Elektromagneten in der Schaltung gemäß der Fig. 1 zeigt die Fig. 3.

Einen aus mehreren Einzelimpulsen bestehenden Startimpuls oder Anzugsimpuls zeigt die Fig. 4.

In der Schaltungsanordnung gemäß der Figur i wird ein Elektromagnet M aus einer Spannungsquelle U mit den Klemmen U+ und U- gespeist. Hierzu ist in Reihe mit einer Wicklung W des Elektromagneten M ein elektronischer Schalter ES ge­ schaltet, dem aus einem Taktgeber T Steuerimpulse SI zuführ­ bar sind. In Reihe mit der Wicklung W und dem elektronischen. Schalter ES liegt ferner ein Meßwiderstand RM. Die an dem Widerstand RM abfallende Spannung dient als Steuergröße zur Beeinflussung des Taktgebers T, um den zum Betrieb des Elektromagneten M geeigneten Strom bereitzustellen.

In der Fig. 2 ist eine Folge von Steuerimpulsen für den elektronischen Schalter ES gezeigt. Beim Einschalten des Elektromagneten M mittels eines in der Fig. 1 gezeigten Schalters S erhält der elektronische Schalter ES zunächst einen Startimpuls SI relativ großer Länge, der zu einem Anstieg des Stromes durch die Wicklung W auf einen zum Anziehen des Elektromagneten M geeigneten Wert I_S (Fig. 3) führt. Anschließend folgen Halteimpulse HI einer geringeren Dauer, wodurch der Strom in der Wicklung W auf einen zum Halten des Elektromagneten M im angezogenen Zustand ausreichenden Strom I_H (Fig. 3) verringert wird.

In periodischen Abständen, die eine oder mehrere Sekunden dauern können, erzeugt der Taktgeber T Anzugsimpulse AI, deren Dauer etwa der Dauer des Startimpulses SI entsprechen können. Hierdurch wird der Elektromagnet M wieder zum Anziehen gebracht, falls in der Zwischenzeit aufgrund einer beliebigen Störung eine Unterbrechung aufgetreten ist, die zu einem Abfallen des Elektromagneten M geführt hat. Unter Umständen kann es ausreichend sein, die Dauer der Anzugs­ impulse AI etwas geringer als die Dauer des Startimpulses zu bemessen.

Der Startimpuls SI sowie die Anzugsimpulse AI sind in der Fig. 2 als Einzelimpulse relativ großer Dauer dargestellt. In bekannter Weise können diese Impulse jedoch auch aus einer Impulsfolge bestehen, wie dies schematisch die Fig. 4 zeigt.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb eines eine Wicklung (W) aufweisenden Elektromagneten (M) mit einem Taktgeber (T) zur periodischen Verbindung der Wicklung (W) mit einer Spannungsquelle (U), wobei der Taktgeber (T) einen Startimpulse (SI) mit relativ langer Dauer zum Anziehen des Elektromagneten (M) und nachfolgend Halteimpulse (HI) mit einer gegenüber dem Startimpuls (SI) verringerten Dauer zur Aufrechterhaltung eines die Wicklung (W) durchfließenden Haltestromes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (T) in gegenüber der Dauer der Halteimpulse (HI) großen Abständen periodisch jeweils einen Anzugsimpuls (AI) abgibt, wobei die Dauer der zusätzlichen Anzugsimpulse (AI) etwa der Dauer des Startimpulses (SI) entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der zusätzlichen Anzugsimpulse (AI) etwa eine bis drei Sekunden beträgt.