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Die
Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schaltungsanordnung nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Steuerverfahren dafür nach dem
Oberbegriff von Anspruch 10.
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Als
herkömmliche
Systeme zum Liefern von EIN-/AUS-Regelungen eines Spulenstroms in
einem elektromagnetischen Schaltschütz, indem ein Einphasenwechselstrom
einer Vollweggleichrichtung unterzogen wird, sind zu nennen: "Coil Driving Unit for
an Electromagnetic Contactor",
die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 132108/1989
offenbart ist, sowie die "Coil
Exciting Circuit for an Electromagnetic Contactor", die in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 145619/1987 offenbart ist. Darin wurde vorgeschlagen, daß eine Spule
sowohl für
100 V als auch für 200
V verwendet werden kann, wobei jeweils ein unterschiedlicher Nennwert
für die
Spule erforderlich ist.
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8 ist ein Blockdiagramm,
das die allgemeine Ausgestaltung der "Coil Driving Unit for an Electromagnetic
Contactor" zeigt,
die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 132108/1989
offenbart ist; in dieser Figur liefert eine Wechselstromversorgung 201 bei
eingeschaltetem Stromschalter eine Wechselspannung an den Gleichstromeingangsanschluß einer
Vollweggleichrichter-Schaltung 202. Eine Betriebsspule 203 erregt
beispielsweise einen in einem elektromagnetische Relais verwendeten
Kontaktarm, und eine Versorgungsspannung, die eine Ausgangsgleichspannung
von der Vollweggleichrichterschaltung 202 ist, wird dorthin
geliefert, wenn der Feldeffekttransistor (FET) 204 als
Schaltelement eingeschaltet ist.
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Ebenso
wird die Versorgungsspannung von der Gleichrichterschaltung 202 an
eine Konstantgleichspannungsschaltung 208 geliefert, die
an mehrere Bauteile eine Konstantspannung liefert. Ein Bauteil,
das die Konstantspannung empfängt,
ist die Spannungserfassungsschaltung 205, die eine erfasste
Spannung vq und ein Spannungspegelerstellungssignal s-q ausgibt.
Die Konstantgleichspannung wird auch an eine Verstärkerschaltung 206 geliefert, die
die erfasste Spannung vd um einen spezifizierten Verstärkungsfaktor
verstärkt
und sie als Pegelsignal SLa zur Verwendung bei der Schließoperation
ausgibt. Die Verstärkungsschaltung 206 verstärkt das
Erfas sungssignal VD um einen höheren Verstärkungsfaktor
als oben beschrieben, wenn von der Zeitgeberschaltung 207 ein
Zeitablaufsignal VT empfangen wird und gibt
es als Signal SLb zu Verwendung bei einer Halteoperation aus. Unter
Bezug auf 9A und 9B ist zu sehen, daß beim Vergleich
des Signals VS mit verschiedenen Bezugspegeln
Sla und Slb verschiedene Ausgangsimpulse Pa bzw. Pb erzeugt werden.
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In 8 ist mit 208 eine
Konstantspannungsschaltung bezeichnet, die aus einer Versorgungsspannung
eine Konstantgleichspannung erzeugt, und mit 209 eine Bezugswellenerzeugungsschaltung,
die bei Empfang einer Konstantgleichspannung eine Dreieckwelle (z.B.
eine Zackenwelle VS) als Bezugswelle ausgibt.
Ein Komparator 210 vergleicht wirksam die Zackenwelle VS und das Pegelsignal Sla zum Zwecke einer
Schließoperation und
gibt das Impulssignal Pa zur Impulsausgabeschaltung 211 für die Schließoperation
aus. Der Komparator 210 vergleicht auch die Zackenwelle
Vs und das Pegelsignal Slb für
die Halteoperation und gibt das Impulssignal Pb zum Halten aus.
Die Impulsausgabeschaltung 211 ist zur Ausgabe des Impulssignals
Pa wirksam, um einen Feldeffekttranssitor (FET) 204 durch
Empfang des Spannungspegelerstellungssignals SD von
der Spannungserfassungsschaltung 205 zu schließen und
das Impulssignal Pb auszugeben, um den FET 204 zu halten
und zu steuern.
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10 ist ein Wellenformdiagramm,
das im Hauptteil eine Wellenform zeigt, wenn 100 V oder 200 V als
Eingangsspannung in die "Coil
Exciting Circuit" geladen
werden, die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 145619/1987 offenbart ist. In dieser Figur zeigt das Bezugszeichen "i" den Betrieb eines beweglichen Abschnitts,
der von einer Spule angezogen wird, womit angegeben wird, daß die Spannungslast
in einer Periode t0 nach dem Beginn der Spannungslast abgeschlossen
ist. Ebenso zeigt das Bezugszeichen "a" eine
Spannungswellenform nach der Vollweggleichrichtung, während das
Bezugszeichen "e" eine Aus gangswellenform nach
der Integration der Wellenform "a" beginnend bei Beginn
der Periode tQ zeigt. In der oben erwähnten Veröffentlichung sind weitere Wellenformen
erläutert;
ihre Lehre ist hier bezugsweise aufgenommen, aber nicht für die vorliegende
Erfindung relevant.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen sind folgende technische Referenzdokumente
für diese Erfindung
relevant: die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 47714/1984,
die die "Electromagnetic
Solenoid Driving Circuit for Such Devices as a Sewing Machine Driving
Unit" offenbart,
die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 502923/1986,
die die "Electromagnetic
Coil Control Unit and Electric Switching Device Using the Same" offenbart, die offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 228602/1986, die die "Electromagnetic
Solenoid Control Unit" offenbart,
die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 41203/1989, die
die "DC-Excited
Type Electromagnet Device" offenbart,
die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 293207/1992,
die die "Electromagnet
Device" offenbart,
die offengelegte japanische Patentveröffentlichtung Nr. 237313/1992,
die die "Current Control
Circuit for Power Supply Unit) offenbart, die offengelegte japanische
Patentveröffentlichung
Nr. 62305/1988, die die "Coil
Exciting Circuit" offenbart, die
offengelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 167636/1988,
die die "Relay Circuit" offenbart, die offengelegte
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
20406/1991, die die "Solenoid
Driving Circuit" offenbart,
die offengelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 79406/1991,
die die "Coil Driving
Unit for Electromagnet" offenbart,
die offengelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 13709/1991,
die die "Driving
Circuit for Solenoid" offenbart,
die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 48204/1991,
die die "Solenoid
Driving Unit" offenbart, die
offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 256608/1986,
die die "DC Electromagnetic
Device offenbart, sowie das japanische Gebrauchsmuster Nr. 5611/1987,
das die "Coil Driving
Circuit for Electromagnetic Device" offenbart.
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Allerdings
geht die oben beschriebene herkömmliche
Technologie davon aus, daß ein üblicher Wechselstrom
einer Vollweggleichrichtung unterworfen ist, und aufgrund der Probleme
bei der Betriebskompatibilität
mit bestehenden Geräten
oder der Spannungsschwankungen bei einer Batterieversorgung ließ sich eine
Spule nur schwer für
Wechselstrom und Gleichstrom verwenden, der im Vergleich zum Wechselstrom
einen niedrigen Eingangspegel für
eine minimale Schließspannung
und eine Freigabebezugsspannung erfordert. Dieses Problem wird im
folgenden im einzelnen erläutert.
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Die
in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 132108/1989
offenbarte herkömmliche
Technologie geht davon aus, daß bei
der oben beschriebenen Stromversorgung durch Vollweggleichrichtung
einer üblichen
Stromversorgung der wirksame Spannungsbereich in den Geräten nach
dem Stand der Technik wie folgt ist:
Für Wechselspannung: minimale
Schließspannung 70 – 80 % E
Freigabespannung 40 bis 55 % E
Für Gleichspannung: minimale
Schließspannung
50 – 50
% E Freigabespannung 20 bis 30 % E
(E steht hier für die Nennspannung
der Spule).
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Außerdem kann
ungünstigerweise
eine Referenz für
den Wechselstrombetrieb wie für
den Gleichstrombetrieb nicht geändert
werden.
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Ferner
ist die in 8 gezeigte
Spannungserfassungsschaltung 205 von dem Typ, der darauf basiert,
daß die
Trennung zwischen Widerstands- und Spannungserfassung nach einem Übergangswert
wie einem Spitzenwert durchgeführt
wird, so daß die
Wechselspannung unmöglich
von der Gleichspannung unterschieden werden kann. Außerdem wird
bei der oben beschriebenen herkömmlichen
Technologie der Verstärkungsfaktor
für die Schließoperation
von demjenigen für
das Halten unterschieden. 9A zeigt
beispielsweise Wellenformen, die für Spannungen und Nutzleistungen
bei einer Schließoperation
von Bedeutung sind, während 9B Wellenformen zeigt, die
für sie
während
einer Halteoperation von Bedeutung sind; in diesen Figuren ist gezeigt,
daß die
untere Seite der Sägezahnwelle
beim Schließen
und die obere Seite zum Halten verwendet wird, so daß für jeden
Fall nur ein enger Bereich in vertikaler Richtung verwendet werden kann.
Mit anderen Worten, eine Verstärkungsschaltung 206 wird
beim Schalten zwischen Schließ-
und Halteoperationen verwendet, so daß im Haltemodus nur ein enger
Bereich einer Sägezahnwelle
zum Erzeugen eines Impulses zum Halten verwendet werden kann, und
die Spule ist sehr schwer nach einer Temperaturerhöhung in
der Spule feinzusteuern, was zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer
der Spule wesentlich ist.
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Da
ferner ein Steuerimpuls erzeugt wird, indem die aktuelle Spannung
mit derjenigen einer Sägezahnwelle
vergleichen wird, so daß die
Obergrenze der Impulsbreite nicht spezifiziert werden kann und die Änderung
der Impulsbreite nach der Spannung nur linear stattfindet, war es
schwierig, die Impulsbreite beispielsweise in Form einer umgekehrt proportionalen
Kurve zu ändern,
um den Eingang für eine
Spule auf konstantem Pegel zu halten.
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Bei
der in der oben erwähnten
offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 145619/1987 ist
die Zeitkonstante für
die Integrationsschaltung um einige Zyklen größer, wie dies durch die Wellenform "e" in 10 gezeigt
ist, so daß ein
erfaßter
Spannungswert weder zur Bestimmung, ob die Bezugsspannung erstellt
worden ist, noch zur Bestimmung der Stromversorgungswellenform verwendet
werden kann. Bei der oben beschriebenen Technologie wird nämlich der
Eingang zu einer Spule durch eine Integrationsschaltung mit einem
großen
Bereich nach einem Wirkwert der Spannung gesteuert, so daß die Spule
für Wechselstrom
und Gleichstrom sowie für eine
Stromversorgung mit Rechteckwellenform verwendet werden kann, was
den Eingang angeht, aber es ist unmöglich, sich auf die Spannungserfassung zu
stützen,
um zu bestimmen, ob die Spannung einer Stromversorgung Anforderungen
wie die minimale Schließspannung
bei einer Integrationsschaltung mit hoher Zeitkonstante erfüllt. Als
Ergebnis war es unmöglich,
einen Bezugsspannungswert zwischen der Wechselstromversorgung und
der Gleichstromversorgung zu schalten.
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Außerdem ändert sich
die Impulsbreite zum Schließen
nur nach einer Spannung, so daß das
physische Aufprall nicht abgemildert werden konnte, der zu Beginn
eines Punktkontakts oder dann erzeugt wird, wenn der bewegliche
Eisenkern mit dem festen Eisenkern zusammenprallt. Insbesondere
lässt sich die
Bewegung sehr schwer genau nach kleinen Unterschieden zwischen Eingangs-Spannungen
feinregeln, wenn eine Spule sowohl für 100 V und 200 V verwendet
wird; dies ist ein Faktor, der der Lebensdauer der Kontakte oder
des Eisenkerns abträglich ist.
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Aus
der
DE 3246739 A1 ist
ein elektromagnetisches Schaltschütz bekannt, das eine Spule
und einen beweglichen sowie einen festen Eisenkern aufweist. Um
eine konstante Kraft zur Anziehung des beweglichen Eisenkerns an
den festen Eisenkern zu gewährleisten,
die unabhängig
von der Größe eines Luftspaltes
zwischen dem beweglichen und dem festen Eisenkern ist, weist das
bekannte Schaltschütz eine
Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Verschiebung des beweglichen
Eisenkerns auf. Abhängig
von dem gesamten Magnetfluss wird der Erregerstrom der Spule verändert, so
dass die Kraft zur Anziehung des beweglichen Eisenkerns unabhängig von
dem Luftspalt zwischen den beiden Eisenkernen wird. Der Spulenstrom
soll dabei auf einen minimal erforderlichen Wert geregelt werden.
Nachteilig an dem bekannten Schaltschütz ist allerdings, dass es nicht
für verschiedene
Versorgungsspannungsbereiche ausgelegt ist.
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Die
DE 4117535 A1 zeigt
eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Relais, welches auch mit
einer unstabilisierten Gleichspannung betrieben werden kann. Dazu
variiert eine Steuerschaltung das Signal zur Ansteuerung eines Schalttransistors
in Abhängigkeit
von der Höhe
der Versorgungsspannung. Diese Druckschrift zeigt allerdings keine
Regelung des Steuer- oder Haltestroms in Abhängigkeit von der Spulenposition.
Darüber
hinaus ist das Relais an sich auch nur für eine konstante Gleichspannung ausgelegt
und wird lediglich selbst so gesteuert, dass es Schwankungen dieser
Gleichspannung ausgleichen kann.
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Aus
der
EP 0 532 298 A1 ist
eine Einrichtung bekannt, mit welcher eine Spule beispielsweise
eines Ventils über
einen Modulationsschaltkreis angesteuert werden kann, welcher in
der Lage ist, Gleich- und Wechselspannungen in einem weiten Bereich
aufzunehmen. Der Gegenstand dieser Druckschrift ist allerdings kein
Schaltschütz
und lehrt deshalb auch nicht die erforderliche Wahl eines Betätigungs-
oder Haltestroms für
die Spulen in einem solchen Schaltschütz.
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Aus
der
JP 357125 A1 ist
ein elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem die Erzeugung von Betriebsgeräuschen beim
Betrieb des Relais verhindert werden soll. Für ein Ein- und Ausschalten
des Relais wird die Impulsbreite eines impulsförmigen Stromes durch eine Spule
periodisch verändert.
Zum Erreichen des EIN-Zustandes des Relais wird die Impulsbreite
des impulsförmigen
Signals erhöht,
wodurch sich die Schließzeit
eines Kontaktarmes verzögert.
Die Geschwindigkeit zum Schließen
des Relais wird reduziert. Dadurch wird ein sanfterer Aufprall des
Schließkontaktes
erreicht. Das hat aber den Nachteil, dass der gesamte Schließvorgang
verzögert
wird und somit kurze Schaltzeiten nicht mehr erreichbar sind. Außerdem lehrt
die Druckschrift nichts über
den Umgang mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen.
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Die
EP 0 567 935 A1 lehrt
eine Schaltungsanordnung, mit der ein sanfteres Schließen eines
Kontaktes mittels der Regelung eines Stroms durch eine Spule ermöglicht werden
soll. Dadurch werden ebenfalls Impulsbreiten eines pulsbreiten modulierten
Signals, mit dem ein Transistor angesteuert wird, verändert. Der
Strom, der der Spule zugeführt
wird, wird auf einen oberen Grenzwert begrenzt, der nur etwas größer ist
als der minimale Grenzwert zum Erreichen des Schließkontaktes.
Der Kontakt wird daher mit einer minimalen Kraft geschlossen, so
dass die Stärke des
Aufpralles reduziert wird. Die Nachteile dieser Druckschrift sind ähnlich wie
die eben genannten, dass sich nämlich
eine kurze Schaltzeit eines Schaltschützes damit nicht realisieren
lässt und
dass darüber
hinaus hier lediglich ein maximal zulässiger Strom festgelegt wird,
der nicht an die tatsächliche Bewegung
der Spule adaptiert ist.
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Die
DE 25 13 043 A1 schließlich offenbart eine
Schaltungsanordnung zur Steuerung eines elektromagnetischen Schaltschützes, bei
der eine Haltespannung zum Festhalten der Spule in einem betätigten Zustand
so adaptiert wird, dass sie weder zu groß noch zu klein ist. Daraus
lässt sich
aber weder ableiten, wie ein Kontaktprellen nach Feststellen des
Aufpralls zu verhindert ist, noch wie diese bei unterschiedlichen
Versorgungsspannungen zu bewerkstelligen wäre.
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Aus
alledem ergibt sich die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung
eines elektromagnetischen Schaltschützes anzugeben, so dass das
Schaltschütz über weite
Versorgungsspannungsbereiche bei geringer Stromzufuhr zuverlässig arbeitet.
Hierbei sollen zuverlässig
sowohl kurze Schaltzeiten wie auch ein stabiles Halten im betätigten Zustand
ohne Kontaktprellen umfassen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum
Steuern eines elektromagnetischen Schaltschützes gemäß Anspruch 10 gelöst. Damit
kann ein Schaltschütz
für eine
Vielzahl von unterschiedlichen Versorgungsspannungen verwendet werden.
Dazu gehören
unterschiedliche Stromversorgungstypen einschließlich einer vollen Gleichstromversorgung, einer
Stromversorgung, die einer Vollweggleichrichtung unterzogen ist,
einer Stromversorgung, die einer Einweggleichrichtung unterzogen
ist, sowie einer Wechselrichterstromversorgung, und wobei jeweils eine
Bezugsspannung eingestellt werden kann.
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Vorteilhafterweise
kann die Impulsbreite durch den Regler eingestellt werden. Dadurch
kann das Betätigen
fehlerfrei durchgeführt
und Eingang frei reduziert werden, während der geschlossene Zustand
aufrecht erhalten wird.
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Bevorzugt
nimmt die eingestellte Impulsbreite für das impulsförmige Steuersignal
umgekehrt proportional zu den von der Messeinrichtung erfassten Spannungswerten
ab. Damit kann die Absorptionskraft und der Eingang zu einer Spule
unabhängig
von dem Spannungswert auf konstantem Pegel gehalten werden.
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Bevorzugt
weist die Schaltungsanordnung Folgendes auf: eine Einrichtung zum
Erzeugen einer Bezugsdreieckwelle, deren Frequenz einer Frequenz des
impulsförmigen
Steuersignals (F) entspricht; eine Einrichtung zum Erzeugen eines
ersten Bezugsimpulses zum Erreichen des betätigten Zustandes; sowie eine
Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Bezugsimpulses zum Halten
des betätigten
Zustands des elektromagnetischen Schaltschützes, wobei die Impulse aus
einer Vorder- und einer Hinterflanke der Bezugsdreieckwelle und
dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den erfassten Spannungswerten und
der Bezugsdreieckwelle erzeugt werden; und eine Einrichtung zum
Erzeugen von Steuerimpulsen, um das elektromagnetische Schaltschütz nach
einer abnehmbaren Funktion der Geschwindigkeit des verwirklichten
Eisenkerns 10 zu betätigen
oder im betätigten
Zustand zu halten, die von der Höhe
der erfassten Spannungswerte nach der logischen Verarbeitung des
ersten und des zweiten Bezugsimpulses abhängt.
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Somit
kann die Steuerimpulsbreite zum Betätigen und Halten sehr leicht
verstellt werden. Damit wird es möglich, den Eingang zu einer
Spule auf konstantem Pegel zu halten sowie eine Feinsteuerung einer
Wechselstromversorgung bereit zu stellen.
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Noch
bevorzugter sind die Einrichtungen zum Erzeugen des ersten Bezugsimpulses
und des zweiten Bezugsimpulses zusammengefasst. Damit kann leicht
mit einer Bezugsquelle ein Impuls zum Betätigen oder zum Halten eingestellt
werden, indem der Winkel bei der Vorder- oder Hinterflanke verändert wird,
und der Winkel lässt
sich sehr leicht feineinstellen.
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Vorteilhafterweise
weist die Schaltungsanordnung Folgendes auf: eine Einrichtung zum
Bereitstellen mehrerer minimaler Betriebsbezugsspannungswerte, bei
denen jeweils ein Steuerimpuls zur Durchführung einer Betätigung erzeugt
wird, um die Betätigung
des elektromagnetischen Schaltschützes zu starten, wobei jeder
der minimalen Betriebsbezugsspannungswerte nach einem Spitzenwert
und einem Mittelwert oder einem Effektivwert des erfassten Versorgungsspannungswertes
ausgewählt
wird Damit kann die Fähigkeit
zum Ausführen
einer Betätigungsoperation
bei einer geeigneten Spannung verbessert werden.
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Vorteilhafterweise
weist die Schaltanordnung zusätzlich
auf: eine Einrichtung zur Auswahl aus mehreren maximalen Freigabebezugsspannungswerten
(w), um jeweils das Aufrechterhalten des betätigten Zustands des elektromagnetischen Schaltschützes und
das Halten zu stoppen, um die Freigabe des elektromagnetischen Schaltschützes zu
starten, wobei die ausgewählte
maximale Freigabebezugsspannung (w) nach einem erfassten Spitzenwert
oder einem erfassten Mittelwert (x) der Versorgungsspannung ausgewählt wird.
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Auch
hiermit kann die Fähigkeit
zum Ausführen
einer Betätigungsoperation
bei einer geeigneten Spannung verbessert werden.
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Bevorzugt
weist die Schaltungsanordnung ferner eine Zeitgebereinrichtung zum
Bestimmen des Betätigungszustandes
auf, wobei dann, wenn das elektromagnetische Schaltschütz geschlossen
ist, die Impulsbreite vor einem von dem Zeitgeber eingestellten
Zeitpunkt kürzer
als ursprünglich
wird und knapp nach Beginn des betätigten Zustands wieder auf
den ursprünglichen
Wert gebracht wird. Somit kann der Aufprall am Kontakt abgeschwächt, das Kontaktprellen
unterdrückt
und die Lebensdauer des Kontaktes lange erhalten werden.
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Vorteilhafterweise
weist die Schaltungsanordnung zusätzlich Folgendes auf: einen
Zeitgeber zum Schließen
des Kontaktes, sowie einen Detektor für die Bewegung des beweglichen
Eisenkerns, wobei dann, wenn sich das elektromagnetischen Schaltschütz im geschlossenen
Zustand befindet, die Position des beweglichen Eisenkerns von dem
Detektor für
die Verschiebung des beweglichen Eisenkerns erfasst wird, und die
Impulsbreite knapp vor einem von dem Zeitgeber zum Starten des Schließens des
Kontakts eingestellten Zeitpunkt kleiner wird und knapp nach Beginn
des Schließens
des Kontaktes wieder auf den ursprünglichen Pegel gebracht wird.
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Auch
hiermit kann der Aufprall am Kontakt abgeschwächt, das Kontaktprellen unterdrückt und die
Lebensdauer des Kontaktes für
lange Zeit erhalten werden.
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Entsprechende
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie in
den Ansprüchen
11 – 18
definiert sind, führen
zu ähnlichen
und weiteren Vorteilen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in:
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1 ist eine Querschnittsansicht,
die die allgemeine Ausgestaltung eines elektromagnetischen Schaltschützes zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm,
das die allgemeine Ausgestaltung eines Steuersystems für ein elektromagnetisches
Schaltschütz
nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist ein Blockdiagramm,
das die allgemeine Ausgestaltung der in 2 gezeigten Rechensteuerschaltung zeigt;
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4 ist ein Zeitsteuerdiagramm,
in das Signalzustände
eingetragen sind, die von der Rechensteuerschaltung als Funktion
der Zeit ausgegeben wurden;
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5A und 5B sind Graphen, die die Beziehung zwischen
einem Impuls, der unter Spannungen zum Schließen und Halten erzeugt wurde,
und der Nutzleistung zeigen;
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6 ist ein Zeitsteuerdiagramm,
das die Beziehung zwischen einer Öffnungs- und Schließoperation
des elektromagnetischen Schaltschützes nach dieser Erfindung
und der Steuerung des elektromagnetischen Schaltschützes zeigt;
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7 zeigt eine Wellenform
der nach der vorliegenden Erfindung verfügbaren Betriebsstromversorgung
und der Wellenform nach der Vollweggleichrichtung der Stromversorgung;
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8 ist ein Blockdiagramm,
das die allgemeine Ausgestaltung eines herkömmlichen Typs eines elektromagnetischen
Schaltschützes
zeigt;
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9A und 9B sind Zeitsteuerdiagramme, die den
Zustand eines Ausgangssignals von dem in 8 gezeigten elektromagnetischen Schaltschütz zeigen;
und
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10 ist ein Zeitsteuerdiagramm,
das den Zustand eines Ausgangssignals von einem weiteren herkömmlichen
Typ eines elektromagnetischen Schaltschützes zeigen.
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Im
folgenden werden unter Bezug auf die dazugehörigen Zeichnungen Ausführungsformen
eines elektromagnetischen Schaltschützes und eines Verfahrens zu
seiner Steuerung beschrieben. 1 ist eine
Querschnittsansicht, die die Ausgestaltung des elektromagnetischen
Schaltschützes
nach der Erfindung zeigt. In dieser Figur sind Bauteile wie der
Treibersteuerabschnitt 115 zur Durchführung der Treiber steuerung
für das
elektromagnetische Schaltschütz, ein
Erfassungsabschnitt 109 für die Verschiebung des beweglichen
Abschnitts zum mechanischen Erfassen der Verschiebung des beweglichen
Abschnitts sowie eine Betriebsspule 120 zum Erzeugen einer
Absorptionskraft in einem festen Eisenkern 116 in einer
Spuleneinheit 114 untergebracht.
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Der
oben beschriebene bewegliche Abschnitt weist einen beweglichen Kontakt 100 mit
einem an einer Kantenfläche
angebrachten Kontaktpunkt sowie eine Kreuzschine 102 auf,
an der eine Kontaktfeder 112, die den beweglichen Kontakt 100 mit
einem Kontaktdruck belastet, sowie ein beweglicher Eisenkern 108 untergebracht,
der von einem festen Eisenkern 116 angezogen wird, der
sich zusammen mit dem beweglichen Eisenkern 108 bewegt.
Wird die Betriebsspule bei Eingang von einer Stromversorgung erregt,
dann wird der bewegliche Eisenkern 108 in den festen Eisenkern 116 bewegt, und
der an der Kreuzschiene 102 angebrachte bewegliche Kontakt 100 kontaktiert
den an der Basis 110 des Geräts angebrachten festen Kontakt 104,
um zwischen beiden Bauteilen einen elektrischen Kontakt herzustellen.
Als Ergebnis ist das elektromagnetische Schaltschütz geschlossen
und befindet sich im EIN-Zustand.
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In
diesem geschlossenen Zustand wird der Erfassungsabschnitt für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts mechanisch von dem beweglichen Abschnitt
geschoben und gibt ein Kontaktsignal, das die Verschiebung des beweglichen
Abschnitts angibt, oder einen Analogwert, der die Verschiebung angibt,
an den Treibersteuerabschnitt 115 aus, dies als Information
zu der Position, an der der Punktkontakt beginnt, oder der Position,
an der die Eisenkerne miteinander kollidieren. Wird die Erregung
der Betriebsspule 120 freigegeben, dann verschwindet die
Druckkraft zwischen den Eisenkernen, und der bewegliche Abschnitt
wird durch eine hier nicht gezeigte Rückholfeder in den in 7 gezeigten AUS-Zustand
gebracht. Dann verschwindet rasch der Lichtbogen, der über eine
Verbindungsplatte 101, ein Gitter 111, einen Lichtbogenläufer 105 und einen
Lichtbogenkasten 103 erzeugt wird. Damit ist die Kontinuität zwischen
den Kontaktpunkten verloren. Es sei bemerkt, daß die Bezugsziffer 106 eine Anschlußisolation
angibt, 107 einen in der Anschlußisolation angeordneten Anschluß, 113 ein
Puffergummiteil, 116 einen festen Eisenkern, 117 einen
Haltestift für
den festen Eisenkern, 118 eine Pufferblattfeder und 119 eine
Montageplatte.
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2 ist eine erläuternde
Zeichnung, die eine grundlegende Ausgestaltung der Treiberschaltung
bei dem elektromagnetischen Schaltschütz nach der vorliegenden Erfindung
zeigt. In dieser Figur ist mit 1 ein erstes Schaltelement
(Transistor) bezeichnet, mit 2 ein zweites Schaltelement
(Feldeffekttransistor), mit 3 eine Diode zur Verhinderung
der gegenelektromotorischen Kraft, mit 4 ein Ballastwiderstand
(Überspannungsableitelement)
zum Schutz des zweiten Schaltelements, mit 5 eine Zenderdiode (Überspannungsableitelement)
zum Schutz des ersten Schaltelements, mit 6 eine Vollweggleichrichtungsschaltung,
mit 7 eine Diode zum Verhindern eines Gegenstroms und mit 8 eine
Konstantspannungsschaltung.
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Ferner
sind in dieser Figur bei 9 eine Rechensteuerschaltung,
die unterschiedliche Rechentypen zum Steuern des gesamten elektromagnetischen
Schaltschützes
abarbeitet, bei 10 ein Treiber zum Treiben des ersten Schaltelements,
bei 11 ein Treiber zum Treiben des zweiten Schaltelements 2, bei 130 eine
Spitzenspannungserfassungsschaltung, bei 140 eine Spannungsmittelwerterfassungsschaltung
und bei 150 und 151 ein Überspannungsableitelement bezeichnet.
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Als
nächstes
werden die Operationen des elektromagnetischen Schaltschützes nach
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Stromversorgung zum
Betrieb der Vorrichtung wird in der Vollweggleichrichtungsschaltung 6 einer
Vollweggleichrich tung unterzeogen, und die Eingangsspannung wird über das
erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 2 auf
die Betriebsspule MC 120 geladen, wobei alle drei in Reihenschaltung
verbunden sind. Das erste Schaltelement 1 wird von dem
Treiber 10 getrieben, der nach dem Ausgang von der Rechensteuerschaltung 9 gesteuert
wird, und das zweite Schaltelement 2 wird ähnlich von
dem Treiber 11 getrieben.
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Ist
das zweite Schaltelement AUS, dann wird die von der Betriebsspule
MC 120 ausgegebene gegenelektromotorische Kraft von der
Diode 3 reflektiert. Der Ballastwiderstand 4 und
die Zenerdiode 5, die Überspannungsableitelemente
sind, schützen das
Schaltelement 1 bzw. 2 und arbeiten auch zur Verkürzung der
Freigabezeit durch Verbrauch von Energie in der Spule im freigegebenen
Zustand. Die Konstantspannungsschaltung 8 liefert eine
Konstantspannung an die Rechensteuerschaltung 9. Die Rechensteuerschaltung 9 empfängt den
Ausgang A von dem Erfassungsabschnitt 109 für die Verschiebung des
beweglichen Abschnitts, den Ausgang C von der Spitzenspannungswerterfassungsschaltung 130, den
Ausgang B von der Spannungsmittelwerterfassungsschaltung 140 und
den Ausgang D von der Konstantspannungsschaltung 8, führt eine
spezifizierte Verarbeitung zum Rechnen durch und liefert den Ausgang
E an den Treiber 10 bzw. den Ausgang F an den Treiber 11 als
Steuersignal zum Steuern der Schaltelemente 1 und 2.
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Als
nächstes
wird die Ausgestaltung der Rechensteuerschaltung 9 sowie
die Steueroperation des elektromagnetischen Schaltschützes im
einzelnen beschrieben. 3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der Rechensteuerschaltung 9 zeigt, während 4 ein Zeitsteuerdiagramm ist, das Ausgangssignale
von jeder Schaltung zeigt, die als Funktion der Zeit eingetragen
sind. Im folgenden werden unter Bezug auf 3 und 4 Operationen und
Funktionen des elektromagnetischen Schaltschützes einschließlich des Ladens
von Spannung auf das elektromagnetische Schaltschütz beschrieben.
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In 3 ist mit 130a eine
Spitzenspannungswerterfassungs-/rechenschaltung
bezeichnet, in die als Überwachungswert
für den Übergangsspannungswert
kontinuierlich ein Spannungswert eingegeben wird, der durch Teilung
einer Spannung von der Spitzenspannungswerterfassungsschaltung 130 nach
der Vollweggleichrichtung erhalten wird. Der Spitzenwert für diese
Spannung in jedem Zyklus wird gehalten, und der Spitzenwert wird
an die Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung 12 ausgegeben.
Die Bezugsziffer 140a gibt eine Spannungsmittelwerterfassungs-/rechenschaltung
an, in die kontinuierlich ein Spannungswert eingegeben wird, der
durch Teilung einer Spannung von der Spannungsmittelwerterfassungsschaltung 140 nach der
Vollweggleichrichtung erhalten wird. Die Werte für jeden Zyklus werden integriert,
um den Mittelwert z erhalten, und der Mittelwert wird an die Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung 12 ausgegeben.
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Die
Bezugsziffer 12 gibt eine Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung
an, die den Ausgang (x) von der Spitzenspannungswerterfassungs-/rechenschaltung 130a mit
dem Ausgang (y) von der Spannungsmittelwerterfassungs-/rechenschaltung 120a vergleicht,
und bei Erfüllung
der folgenden Bedingung: y > 0,95 × xwird die Stromversorgung
als Wechselstromversorgung betrachtet, und falls diese Bedingung
nicht erfüllt
ist, dann wird die Stromversorgung als Gleichsstromversorgung betrachtet,
und je nach dem entsprechenden Fall wird ein anderer Wert als Signal
an die Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 ausgegeben.
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Die
Bezugsziffer 13 gibt eine Spannungsbereichsauswahlschaltung 13,
an die der Ausgang von der Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung 12 und
der Ausgang von der Spitzenspannungserfassungs-/rechenschaltung 130a als
Eingänge
geliefert werden, und die aus den folgenden vier Möglichkeiten
einen Spannungsbereich auswählt;
- (1) Nennwechselspannungsversorgung 100V
- (2) Nennwechselspannungsversorgung 200V
- (3) Nenngleichspannungsversorgung 100V
- (4) Nenngleichspannungsversorgung 200V
und in auf je
nach dem Fall unterschiedlichem Niveau an die Schließbezugsspannungseinstellschaltung 14 und
eine Freigabebezugsspannungseinstellschaltung 15 liefert.
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Die
Bezugsziffer 14 gibt eine Schließbezugsspannungseinstellschaltung
an, an die der Ausgang von der Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 als Eingang
geliefert wird, und die wie folgt eine Schließbezugsschaltung aufbaut
Fall
(1) von oben: √2 × 80 V
Fall
(2) von oben: √2 × 160 V
Fall
(3) von oben: 65 V
Fall (4) von oben: 130 V
und für jeden
Fall einen unterschiedlichen Ausgang an den Komparator 8 liefert.
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Die
Bezugsziffer 15 gibt eine Freigabebezugsspannungseinstellschaltung
an, an die der Ausgang von der Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 als
Eingang geliefert wird, und die eine Bezugspannung für jeden
der folgenden Fälle
einstellt:
Fall (1) oben: √2 × 40 V
Fall
(2) oben : √2 × 80 V
Fall
(3) oben: 20 V
Fall (4) oben: 40 V
und jeweils einen unterschiedlichen
Ausgang an einen Komparator 81 liefert.
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Die
Bezugsziffer 16 gibt eine Zeitsteuerschaltung an, an die
die Spannung von einer (nicht gezeigten) Betriebsstromversorgung
geliefert wird, und die ein Signal zum Umschalten einer (im folgenden
beschriebenen) Impulsrechenschaltung von einer Schließoperation
zu einer Halteoperation ausgibt, nachdem das Liefern eines Ausgangs
von der Konstantspannungsschaltung 8 freigegeben wird. Damit
läßt sich
also ohne Fehler eine Schließoperation
nach einer Spannung durchführen,
die über
einen Zeitraum höher
als ein Schließbezugswert
ist (vgl. T1 in 6) und
die an eine Schließimpulsrechenschaltung 17 und
eine Halteimpulsrechenschaltung 18 geliefert wird.
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Die
Bezugsziffer 17 gibt eine Schließimpulsrechenschaltung an,
an die ein Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16, dem im
folgenden beschriebenen Komparator 80, der Spitzenspannungserfassungs-/rechenschaltung 130a und
der Rechenschaltung 19 für die Verschiebung des beweglichen
Abschnitts geliefert wird. Die Schließimpulsrechenschaltung 17 gibt
ein Pegelsignal an einen Komparator 83 aus, wenn ein den
Zeitpunkt angebendes Signal knapp vor der Ausgabe von der Zeitgeberschaltung 16 auf
Halten geschaltet wird; dies auf der Grundlage dessen, daß der Komparator 80 angibt, daß das Schließen zulässig ist.
Wird im Ergebnis beispielsweise aus einem von der Spitzenspannungswerterfassungs-/berechnungsschaltung 130a ausgebenen
Spannungspegel bestimmt, daß die
von der Schließbezugsspannungseinstellschaltung 14 für die Spannungsbereiche
(1) und (2), die in der Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 oben
ausgewählt
wurden, eingestellte Schließbezugsspannung √2 × 80 V beträgt, dann ändert sich
die Impulsbreite wie bei der in 5A gezeigten
Schließoperation kontinuierlich
von der 100V-Klasse zur 200V-Klasse. In diesem Fall wird das Schaltschütz automatisch
so nachgestellt, daß die
Absorptionskraft der elektromagnetischen Kraft unabhängig von
der geladenen Spannung (das in 5A gezeigte
V ist ein Wirkwert) auf einem konstanten Pegel stabilisiert wird.
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Die
Schließimpulsrechenschaltung 17 gibt auch
ein H-Signal zum Unterdrücken
des Impulsausgangs von dem (im folgenden zu beschreibenden) Komparator 83 an
die UND-Schaltung 31, wenn der Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16 in
einen Haltebetriebszustand geschaltet wird. Wird ferner ein Signal
von der (im folgenden zu beschreibenden) Rechenschaltung 19 für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts vor Beginn des Punktkontakts und vor
der Kollision der Eisenkerne ausgegeben und in die Schließimpulsrechenschaltung 17 eingegeben, dann
wird die Impulsbreite des von der Schließimpulsrechenschaltung 17 ausgegebenen
Signals um etwa 30 % reduziert. Ebenso wird die Impulsbreite auf
das frühere
Niveau zurückgestellt,
wenn ein Signal empfangen wird, das den Beginn des Punktkontakts
oder die Kollision der Eisenkerne angibt.
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Die
Bezugsziffer 18 gibt eine Halteimpulsrechenschaltung an,
in die ein Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16 bzw. dem
(im folgenden zu beschreibenden) Komparator 81 und der
Spitzenspannungswerterfassungs-/rechenschaltung 130a als
Eingang eingegeben wird. Die Halteimpulsrechenschaltung 18 erzeugt
ein Signal, das angibt, daß ein
Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16 zur Angabe einer
Halteoperation geschaltet wurde, wenn auch von dem Komparator 81 ein
Signal ausgegeben wird, das angibt, daß die Halteoperation fortgeführt werden
soll. Der Komparator 81 gibt derart ein Pegelsignal aus, daß dann,
wenn ein Ausgangsspannungspegel von der Spitzenspannungswerterfassungs-/rechenschaltung 130a angibt,
daß eine
von der Freigabebezugsspannungs einstellschaltung für die beiden
von der Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 ausgewählten Spannungsbereiche
1) und 2) eingestellte Freigabebezugsspannung √2 × 40 V beträgt, die Impulsbreite kontinuierlich
von 100V-Klasse in die 200V-Klasse geändert und automatisch zur Eingabe in
das elektromagnetische Schaltschütz
nachgestellt wird, wie dies in 5B gezeigt
ist. Auf diese Weise wird eine Absorptionskraft bereitgestellt,
die unabhängig
von der geladenen Spannung (V in 5B ist ein
Wirkwert) auf einem konstanten Pegel stabilisiert ist. Ebenso gibt
die Halteimpulsrechenschaltung 18 ein H-Pegel-Signal (I)
aus, das die Ausgabe von Impulsen von dem im folgenden zu beschreibenden Komparator 82 an
die UND-Schaltung 30 sperrt.
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Die
Bezugsziffer 19 bezeichnet eine Rechenschaltung für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts, die den oben beschriebenen Ausgang bezüglich des
Punktkontakts oder der Kollision der Eisenkerne nach einem Signal,
das durch Erfassung einer Position des beweglichen Abschnitts durch
eine Einrichtung wie einen optischen Sensor erzeugt wurde, an die
Schließimpulsrechenschaltung 17 liefert.
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Die
Bezugsziffer 30 gibt eine UND-Schaltung für die Halteoperation
an, die für
die UND-Verarbeitung von Ausgängen
von der (im folgenden zu beschreibenden) Nacheilflankenimpulserzeugungsschaltung 52 und
von dem (im folgenden zu beschreibenden) Komparator 82 sorgt
und Impulse ausgibt, die in 4 durch
F2 angegeben sind. Die Bezugsziffer 31 gibt eine UND-Schaltung
für die
Schließoperation
an, die für
die UND-Verarbeitung von Ausgängen
von der (im folgenden zu beschreibenden) Aufbauimpulserzeugungsschaltung 51 und
dem (im folgenden zu beschreibenden) Komparator 83 sorgt und
Impulse ausgibt, die in 4 durch
F1 angegeben sind. Die Bezugsziffer 32 gibt eine ODER-Schaltung
an, die für
eine ODER-Verarbeitung zwischen dem Ausgang der UND-Schaltung 30 und
der UND-Schaltung 31 sorgt und den Impuls an die (im folgenden
zu beschreibende) UND-Schaltung 33 ausgibt.
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Die
Bezugsziffer 33 gibt eine UND-Schaltung an, die für die UND-Verarbeitung
von Ausgängen
von einer (im folgenden zu beschreibenden) Konstantspannungsbestimmungsschaltung 60 und
dem Ausgang von der ODER-Schaltung 32 sorgt und den Ausgangsimpuls
an die (ebenfalls später
beschriebene) UND-Schaltung 34 liefert.
Die Bezugsziffer 34 gibt eine UND-Schaltung an, die für die UND-Verarbeitung von
Ausgängen
von der UND-Schaltung 33 und von einer Dauer-/Schaltbestimmungsschaltung sorgt,
wenn der Ausgang auf die Seite der UND-Schaltung 34 geschaltet
wurde und liefert den Ausgang F zum Erregen des elektromagnetischen Schaltschützes. Die
Bezugsziffer 35 gibt eine Synchronisierschaltung an, die
den Ausgang E derart auf den Ausgang F synchronisiert, daß die Schaltelemente 1 und 2 gleichzeitig
EIN- oder AUS-geschaltet werden.
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Die
Bezugsziffer 40 gibt eine Hilfsschließsignalerzeugungsschaltung
an, die 100%ige Nutzleistungsimpulse beim Laden einer Betriebsspannung
zu dem elektromagnetischen Schaltschütz, nämlich den Eingang vom Ausgang
C ausgibt, also mit anderen Worten, das in 4 durch L angegebene Schrittsignal. Die
Bezugsziffer 41 gibt eine Dauer-/Schaltbestimmungsschaltung
an, an die der Ausgang L von dem Komparator 80 sowie ein
Ausgang von der Hilfsschließsignalerzeugungsschaltung 40 als
Eingang geliefert werden, und die einen Signalsperrimpuls für die Erregung
des elektromagnetischen Schaltschützes über die UND-Schaltung 34 ausgibt, wenn
der Ausgang von dem Komparator 80 ein Signal ist, das die
Notwendigkeit angibt, den Schließvorgang zu beenden. Dann wird
das direkt als Ausgang F ausgegebene Signal unterbrochen. Ebenso
wird vor der Ausgabe des Ergebnisses der Bestimmung durch den Komparator 80 kein
Ausgang an die UND-Schaltung 34 geliefert, und die von
der Hilfsschließsignalerzeugungsschaltung 40 erzeugten Impulse
werden direkt als Ausgang F verwendet.
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Die
Bezugsziffer 50 gibt eine Bezugsdreieckwellenerzeugungsschaltung
an, die eine Bezugsdreieckwelle mit einer Frequenz von etwa 20 kHz
ausgibt, wie sie in 4 als
Ausgang G angegeben ist. Die Bezugsziffer 51 gibt eine
Aufbauimpulserzeugungsschaltung an, die Impulse mit der Breite des Aufbauabschnitts
wie beim Ausgang J in 4 besitzen,
nach dem Ausgang von der Bezugsdreieckwellenerzeugungsschaltung 50 abgibt.
Die Bezugsziffer 52 gibt eine Nacheilflankenimpulserzeugungsschaltung
an, deren Ausgänge
nach dem Ausgang von der Bezugsdreieckewellenerzeugungsschaltung 50 eine Breite
mit einem Nacheilflankenabschnitt wie beim Ausgang K von 4 besitzen.
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Die
Bezugsziffer 60 gibt eine Konstantspannungsbestimmungsschaltung
an, die ein Signal, das den Impulsausgang von der UND-Schaltung 33 sperrt,
oder mit anderen Worten ein Signal, das das AUS-Schalten des elektromagnetischen
Schaltschützes
bewirkt, an die UND-Schaltung 33 ausgibt, wenn der Ausgang
D von der Konstantspannungsschaltung 8 in einem Spannungsbereich
liegt, der nicht zum stabilen Antrieb von MC geeignet ist.
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Die
Bezugsziffer 80 gibt auch einen Komparator für eine Schließoperation
an, der den Ausgang (z) von der Schließbezugsspannungsaufbauschaltung 14 mit
dem Ausgang (x) von der Spitzenspannungswerterfassungs-/rechenschaltung 130 vergleicht,
das Schließen
zuläßt, wenn
die folgende Bedingung erfüllt
ist:
x ≥ z;
das
Schließen
sperrt, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, und das Signal an
die Schließimpulsrechenschaltung 17 ausgibt.
Die Bezugsziffer 81 gibt einen Komparator für eine Halteoperation
an, der den Ausgang (w) von der Freigabebezugsspannungseinstellschaltung 15 mit
dem Ausgang (x) von der Spitzenspannungserfassungs-/rechenschaltung 130a vergleicht,
die Freigabe zuläßt (einen
in dem elektromagnetischen Schaltschütz fließenden Strom auf Null verringert
und das elektromagnetische Schaltschütz freigibt), wenn die folgende
Bedingung erfüllt
ist:
x < w,
die
Dauer des geschlossenen Zustands spezifiziert, wenn die obige Bedingung
nicht erfüllt
ist, und das Signal an die Haltemimpulsrechenchaltung 18 ausgibt.
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Die
Bezugsziffer 82 gibt einen Komparator an, der den Ausgang
von der Halteimpulsrechenschaltung 18 (P-Pegel) mit demjenigen
von der Bezugsdreieckwellenerzeugungsschaltung 50 vergleicht
und den in 4 bei I angegebenen
Impuls ausgibt. Die Bezugsziffer 83 gibt einen Komparator zum
Schließen
an, der den Ausgang von der Schließimpulsrechenschaltung 17 (Q-Pegel)
mit demjenigen von der Bezugsdreieckwellenerzeugungsschaltung 50 vergleicht
und den in 4 durch H
angegebenen Impuls ausgibt.
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Als
nächstes
werden die konkreten Operationen des elektromagnetischen Schaltschützes nach der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Wird eine Betriebsspannung an
das elektromagnetische Schaltschütz
angelegt, darin wird beispielsweise ein 100%iges Nutzleistungssignal,
nämlich
das in 4 angedeutete
Schrittsignal (Ausgang L) von der Hilfsschließsignalerzeugungsschaltung 40 ausgegeben.
Das Hilfsschließsignal
erhöht
einen Spulenstrom nach einer Spulenzeitkonstante auf einen spezifizierten
Pegel, um die Zeitverzögerung
auszugleichen, die zum Erfassen eines Mittelwerts oder eines Wirkwerts
in der Spannungserfassungsschaltung erforderlich ist, um die Zeit
zum Schließen
bei einem elektromagnetischen Schaltschütz zu steuern.
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Die
Dauer-/Schaltbestimmungsschaltung 41 liefert direkt den
Ausgang F bis zur Spannungserfassung, wodurch der das Fließen eines
Hilfsschließstroms
in der Betriebsspule MC bewirkt wird, und stoppt die Ausgabe des
Hilfsschließsignals,
wenn vom Komparator 80 nach der Spannungserfassung beurteilt
wird, daß die
Betriebsspannung niedriger als die Schließbezugsspannung ist und der
Schließvorgang
gesperrt werden sollte. Alternativ liefert die Schaltung 33 den
Ausgang F über
die UND-Schaltung 34 und nicht direkt. (In diesem Fall
wird ein weiteres Signal zum AUS-Schalten des zweiten Schaltelements
als Eingabe für
die UND-Schaltung 34 geliefert, so daß der Ausgang F das zweite
Schaltelement 2 AUS-schaltet.) Die Schaltungsanordnung
liefert den Ausgang F über
die UND-Schaltung 34 und nicht direkt das Hilfsschließsignal
als Ausgang F, wenn von dem Komparator 80 nach der Spannungserfassung bestimmt
wird, daß die
Betriebsspannung höher
als die Schließbezugsspannung
ist und der Schließvorgang
durchgeführt
werden sollte. In einem solchen Fall wird ein weiteres Signal zum
Steuern des EIN-/AUS-Impulses
für das
zweite Schaltelement als Eingabe an die UND-Schaltung 34 geliefert,
so daß der
Ausgang F den EIN-/AUS-Impuls für
das erste Schaltelement 1 steuert.
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In
einer unstabilen Spannungszone ab dem ersten Anlegen einer Betriebsspannung
an das elektromagnetische Schaltschütz bis zum Beginn der Lieferung
einer geeigneten Spannung von der Konstantspannungsschaltung 8,
die groß genug
ist, um die Rechensteuerschaltung 9 zu treiben, ist das
zweite Schaltelement 2 AUS-geschaltet. Bei der Erzeugung eines
Signals zum AUS-schalten des zweiten Schaltelements 2 wird
ein Eingang von der Konstantspannungsbestimmungsschaltung 60 an
die UND-Schaltung 33 geliefert. Gleichzeitig wird auch
das erste Schaltelement 1 AUS-geschaltet, so daß ein Signal zum
AUS-schalten des Schaltelements 1 synchron am Ausgang F
ausgegeben wird. Ebenso ändert
sich gleichzeitig der Ausgang E zu einem Signal, um das erste Schaltelement 1 EIN-zuschalten,
wenn eine ausreichende Spannung von der Konstantspannungsschaltung 8 geliefert
wird, um die Rechensteuerschaltung 9 zu treiben.
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Werden
der Ausgang C von der Spitzenspannungswerterfassungsschaltung 130 und der
Ausgang B von der Spannungsmittelwerterfassungsschaltung 140 als
Eingänge
geliefert, dann werden der Spannungsspitzenwert und der Mittelwert
von der Rechenschaltung 130a bzw. 140a berechnet,
und mit dieser Operation wird durch die Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung 12 bestimmt,
ob die aktuelle Stromversorgung eine Wechsel- oder Gleichstromversorgung
ist. Im Falle einer Wechselstromversorgung mit einer üblichen
Frequenz, wie sie in 7 durch
X angegeben ist, beträgt
der Durchschnittswert nach der Vollweggleichrichtung beispielsweise
0,9 des Spitzenwerts, und im Falle eines vollen Gleichstroms, der
in der Figur durch Y angegeben ist, ist der Mittelwert völlig gleich
dem Spitzenwert, so daß wie
oben, beschrieben eine Stromversorgung auf der Grundlage verschiedener
Bedingungen ausgemacht werden. Ebenso treten bei einer Inverterstromversorgung
keine Probleme auf, die in der Figur durch Z angegeben ist.
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Im
Falle eines elektromagnetischen Schaltschützes, das sowohl für eine Stromversorgung
der 100V-Klasse als auch der 200V-Klasse verfügbar ist, wird dann, wenn eine
Bezugsspannung zum Schließen
oder zur Freigabe bei der Stromversorgung der 100V-Klasse von derjenigen
der 200V-Klasse zu unterscheiden ist, von der Spannungsbereichsauswahlschaltung 13 die
Bestimmung durchgeführt,
ob die aktuelle Stromversorgung 100V oder 200V ist, und mit dieser
Operation wird eine Bezugsspannung zum Schließen oder zur Freigabe eingestellt.
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An
die Schließimpulsrechenschaltung 17 werden
Eingangssignale geliefert, die das Ergebnis eines Vergleichs zwischen
der Bezugsspannung zum Schließen
und der erfaßten
Spannung (vom Komparator 80), ein Signal für eine erfaßte Spannung, ein Signal
zum Verringern des Eingangs zu einer Spule vor Beginn des Punktkontakts
und vor der Kollision der Eisenkerne von der Rechenschaltung 19 für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts sowie ein Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16 zum
Schalten der Impulsrechenschaltung (d.h. von 17 auf 18) von
Schließen
auf Halten in Abhängigkeit
von einer Zeitbegrenzung (T1 in 6),
um den Schließvorgang
nach Beginn des Ladens der Betriebsspannung abzuschließen. Wie
dies im Graph des Schließvorgangs
von 5A gezeigt ist, ändert sich
dann die Impulsbreite kontinuierlich von der 100V-Klasse zur 200V-Klasse,
und der Ausgangspegel wird derart nachgestellt, daß die Absorptionskraft
unabhängig von
der geladenen Spannung auf einem konstanten Pegel stabilisiert ist.
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Unter
Bezug auf 4 wird diese
Operation beschrieben. Der Ausgang G für eine Bezugsdreieckwelle mit
einer Frequenz von etwa 20 kHz wird in dem Komparator 83 überprüft, und
der P-Pegel oder Q-Pegel wird derart geändert, daß der Ausgang H beim Schließen zu einer
hohen Nutzleistung wird, wie dies in 4 mit
der durchgezogenen Linie angedeutet ist, wenn die geladene Spannung
niedriger als die Bezugsspannung ist, oder zu einer relativ niedrigen Nutzleistung
wird, wie dies in 4 durch
die strichpunktierte Linie angedeutet ist, wenn die geladene Spannung
höher als
die Bezugsspannung ist, und ferner derart, daß F1, das beim Schließen zu F
wird, der in 5A gezeigten
Kurve folgt.
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Wird
ein Signal, das angibt, daß der
Punktkontakt noch nicht begonnen hat oder die Eisenkerne noch nicht
kollidiert sind, von der Rechenschaltung 19 für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts eingegeben, dann läßt man den P- oder Q-Pegel auf etwa
30 % abfallen (die Punkte i und j bei der Wellenform (e) von 6), und der Pegel wird nach
Beginn des Punktkontakts oder der Kollision der Eisenkerne (Punkte
H bei der Wellenform (e) von 6)
wieder in den ursprünglichen
Zustand gebracht. Mit diesem Merkmal können der Aufprall beim Punktkontakt
oder die Kollision der Eisenkerne minimiert und das Prellen des
beweglichen Abschnitts unterdrückt
werden. Wird allerdings in Abhängigkeit
von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Bezugsspannung zum Schließen und
der erfaßten
Spannung bestimmt, daß die
Betriebsspannung niedriger als die Bezugsspannung zum Schließen ist,
und der Schließvorgang
gesperrt werden sollte, dann wird der P- oder Q-Pegel höher als
der Ausgang G der Bezugsdreieckwelle, und F wird ein Signal zum
AUS-schalten des
zweiten Schaltelements 2.
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Wie
dies in 4 bei den Wellenformen
J und K angedeutet ist, werden auch von der Aufbauimpulserzeugungsschaltung 51 Impulse
mit der Wellenform J mit einer Breite, die der Aufbauzeit der Bezugsdreieckwelle
entspricht, und von der Nacheilflankenimpulserzeugungsschaltung 52 Impulse
mit der Wellenform K erzeugt, die die Nacheilflankenzeitbreite der
Bezugsdreieckwelle besitzen. Wird von dem Komparator 80 bestimmt,
daß die
Betriebsspannung die Bezugsspannung zum Schließen überschreitet und der Schließvorgang
durchgeführt
werden sollte, dann wird der P- oder Q-Pegel von der Halteimpulsrechenschaltung 18 größer als
der Ausgang G der Bezugsdreieckwelle nach dem Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16.
Als Ergebnis wird nach 4 kein
Ausgang I geliefert, der Ausgang A und der Ausgang J von der UND-Schaltung 31 werden
zum Ausgang F, und der in 4 gezeigte
Impulsausgang F1 wird geliefert.
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An
die Halteimpulsrecheneinrichtung 18 werden als Eingang
ein Signal geliefert, das das Ergebnis eines Vergleichs zwischen
der Bezugsspannung zur Freigabe und der erfaßten Spannung (vom Komparator 81),
ein Signal für
eine erfaßte
Spannung sowie der Ausgang von der Zeitgeberschaltung 16 zum Schalten
der Impulsrechenschaltung (d.h. von Schaltung 17 auf 18)
von Schließen
auf Halten, wenn eine spezifizierte Periode ab dem Beginn der Spannungsladung
bis zur Beendigung des Schließvorgangs
abgelaufen ist. Als Ergebnis ändert
sich die Impulsbreite kontinuierlich von der 100V-Klasse zur 200V-Klasse,
wie dies durch den Graph für
den Haltemodus in 5B geezigt
ist, und der Ausgangspegel wird auf die Absorptionskraft eingestellt,
d.h. der Stromverbrauch in der Spule wird unabhängig von der geladenen Spannung
auf einem konstanten Pegel gehalten. Allgemein kann der Stromverbrauch
in der Spule beim Schließen
etwa ein zehntel des Verbrauchs beim Halten ausmachen.
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Als
nächstes
wird diese Operation beschrieben. Der Ausgang G der Bezugsdreieckwelle
wird im Komparator 82 überprüft, und
der Ausgang 2 entwickelt eine relativ hohe Nutzleistung
beim Halten, wenn die geladene Spannung niedrig ist, wenn auch kleiner
im Vergleich zu derjenigen beim Schließen, wie dies in 4 durch eine durchgezogene
Linie angegeben ist. Der Ausgang 2 entwickelt eine sehr niedrige
Nutzleistung, wenn die geladene Spannung niedrig ist, wie dies in 4 durch die strichpunktierte
Linie angegeben ist, so daß der
P- oder Q-Pegel derart geändert
wird, daß MO
beim Halten zu F wird, wie dies in 5B gezeigt
ist.
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Wird
allerdings aus einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Bezugsspannung
zum Halten und der erfaßten
Spannung bestimmt, daß die
Betriebsspannung niedriger als die Bezugsspannung zur Freigabe ist
und die Freigabe durchgeführt
werden sollte, dann wird er P-oder Q-Pegel höher als der Ausgang G der Bezugsdreieckwelle,
um das zweite Schaltelement 2 AUS-zuschalten, und F wird
ein Signal zum AUS-schalten des zweiten Schaltelements 2.
Zu diesem Zeitpunkt werden der Ausgang E und der Ausgang F von der
Synchronisierschaltung 35 geliefert, um gleichzeitig das
zweite Schaltelement 2 und das erste Schaltelement 1 AUS-zuschalten.
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Wie
dies in 4 durch die
Wellenformen J und K angedeutet ist, werden von der Aufbauimpulserzeugungsschaltung 51 auch
Impulse mit der Wellenform J und von der Nacheilflankenimpulserzeugungsschaltung 52 Impulse
mit der Wellenform mit der Nacheilflankenzeitbreite der Bezugsdreieckwelle
erzeugt. Wird von dem Komparator 81 bestimmt, daß die Operationsspannung
die Bezugsspannung zum Halten übersteigt
und der geschlossene Zustand gehalten werden sollte, dann wird der P-
oder Q-Pegel von der Halteimpulsrechenschaltung 17 niedriger
als der Ausgang G der Bezugsdreieckwelle nach dem Ausgang von der
Zeitgeberschaltung 16, so daß der Ausgang H wie in 4 geliefert wird, der Ausgang
I und der Ausgang K von der UND-Schaltung 31 zum Ausgang
F wird, und der in 4 gezeigte
Impulsausgang F2 geliefert wird.
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Wie
oben beschrieben, kann mit einer Bezugsdreieckwelle leicht eine
Steuerung verschiedener Impulsbreiten des zweiten Schaltelements 2,
einer zum Schließen
und einer anderen zum Halten durchgeführt werden. Ebenso kann der
Stromverbrauch in der Spule für
die Halteoperation auf ein zehntel des Verbrauchs beim Schließen verringert werden,
indem das Verhältnis
der Breite der ersten Übergangszeitzone
der Bezugsdreieckwelle vs. der Zeitzonenbreite für die Nacheilflanke der Bezugsdreieckwelle
auf 10:1 eingestellt wird. Ebenso kann in einer Betriebsumgebung
von ICs oder Mikrocomputern ein elektromagnetisches Schaltschütz bestens
sowohl für
eine 100V-Stromversorgung als auch eine 200V-Stromversorgung verwendet werden, indem die
minimale Bezugsspannung zum Schließen auf eine Nutzleistung von
10 % (V = 80 V in 5A)
und die maximale Bezugsspannung zur Freigabe auf eine Nutzleistung
von 20 % (V = 40 V in 5B)
eingestellt wird, und ferner kann ein Spuleneingang oder eine Absorptionskraft
unabhängig
von der geladenen Spannung auf einem konstanten Wert gehalten werden.
Darüberhinaus
wird die oben beschriebene Spannungssteuerung während des Betriebs kontinuierlich
durchgeführt,
so daß die
Spannung auf einem konstanten Pegel gehalten wird, ohne durch Schwankungen
der Betriebsspannung beeinträchtigt zu
werden.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des elektromagnetischen Schaltschützes, der
Betrieb der Schaltelemente und die Änderung des Stroms in der Betriebsspule
MC 120 beispielhaft für
eine einzige Öffnungs-/Schließoperation
unter Bezug auf 6 beschrieben.
In dieser Figur gibt der Buchstabe (a) einen EIN-/AUS-Zustand einer
Betriebsstromversorgung an, (b) den EIN-/AUS-Zustand eines Kontakts in
dem elektromagnetischen Schaltschütz, (c) den geöffneten/geschlossenen
Zustand des beweglichen Eisenkerns 108 des elektromagnetischen
Schaltschützes,
(d) und (e) EIN-/AUS-Zustand des ersten Schaltelements und (f) ein
Zeitsteuerdiagramm zur Änderung
des Stroms in der Betriebsspule MC 120.
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Unter
Bezug auf die Wellenform (e) von 6 wird
zunächst
bei EIN-schalten der Betriebsstromversorgung das erste Schaltelement
EIN-geschaltet, und das Hilfsschließsignal g wird von dem zweiten
Schaltelement 2 ausgegeben. Dann wird ein einer Spannung
h entsprechendes Schließsignal nach
der Spannungserfassung eingegeben. Danach wird ein Signal i mit
einer verringerten Impulsbreite nach der Erfassung der Verschiebung
des beweglichen Abschnitts knapp vor Beginn des Punktkontakts ausgegeben,
wobei die Impulsbreite nach der Kollision der Eisenkerne wieder
auf den ursprünglichen Kontakt
gebracht wird, ein Signal i mit einer verringerten Impulsbreite
wird nach der Erfassung der Verschiebung des beweglichen Abschnitts
knapp vor der Kollision der Eisenkerne ausgeben, wobei die Impulsbreite
nach der Kollision der Eisenkerne wieder zum ursprünglichen
Wert zurückkehrt,
und nach Ablauf einer Periode nach dem Beginn des Schließvorgangs,
in der dieser ohne Fehler abgeschlossen werden kann, wird ein Halteimpulssignal
k ausgegeben. Bei Beginn des Punktkontakts oder bei der Kollision der
Eisenkerne wird der Spulenstrom kleiner, wie dies in 6 durch die Wellenform (f)
angedeutet ist, um den durch den Punktkontakt verursachten Aufprall
oder die Kollision abzumildern, und dann wird der Strom rasch auf den
ursprünglichen
Pegel zurückgebracht,
so daß sich
ein Prellen verhindern läßt.
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Da
die Nutzleistung für
die Wellenform K in 4 auch
sehr klein ist, wird der Spuleneingang zum Halten sehr klein, wie
dies in 6 durch die Wellenform
(f) angegeben ist, so daß ein
Anstieg der Spulentemperatur unterdrückt werden kann. Wie dies durch
die Wellenform (f) angegeben ist, wird ferner der Betrieb des elektromagnetischen
Schaltschützes
geglättet
und das Rauschen aufgrund der Eisenkerne kann verhindert werden.
Wird die Betriebsspannung in den AUS-Zustand gebracht, dann wird
die Spannung niedriger als die Bezugsspannung zur Freigabe; folglich
werden das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 2 durch
die Synchronisierschaltung 35 gleichzeitig AUS-geschaltet.
Da die beiden Schaltelemente gleichzeitig in den AUS-Zustand gebracht
werden, können
das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 2 die Spannungsfestigkeit
teilen. Dafür
können
bei dieser Anordnung billige Produkte verwendet werden.
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Ferner
läßt sich
im Vergleich zu der oben beschriebenen Ausführungsform eine genauere Steuerung
durchführen,
indem die Betriebsspannung in Spannungsfeinbereiche unterteilt wird
und für
jeden Spannungsbereich ein Muster von Bezugsspannungen und Impulsbreiten
feineingestellt wird. Ebenso lassen sich Fehlfunktionen wie ein
fehlerhafter Kontakt der Kontaktpunkte während des Betriebs zur Spannungserfassung
verhindern.
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Die
Verschiebung des beweglichen Abschnitts wird zwar bei der oben beschriebenen
Ausführungsform
mechanisch durchgeführt,
die Verschiebung des beweglichen Abschnitts kann allerdings auch
durch Verwendung eines kontaktlosen magnetischen Sensors oder eines
optischen Sensors durchgeführt
werden, oder aber durch Verwendung eines Zeitgebers, mit dem zum
Zwecke der Zeitsteuerung eine Schätzung durchgeführt werden kann.
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Wie
oben beschrieben, halten das elektromagnetische Schaltschütz und das
Steuerverfahren nach der vorliegenden Erfindung den Eingang zu einer
Spule auf konstantem Pegel, indem von einem Detektor ein Spitzenwert
und ein Mittelwert oder ein Wirkwert einer Spannung erfaßt werden,
die durch Vollweggleichrichtung erzeugt wurde. Durch Verwendung
dieser Werte können
Steuerungen der EIN-Zeit mit der Impulsbreite einer Frequenz vorgesehen
werden, die nach dem erfaßten
Spannungswert eingestellt wurde, so daß das elektromagnetische Schaltschütz für unterschiedliche
Stromversorgungstypen verwendet werden kann, einschließlich einer
vollen Gleichstromversorgung zusätzlich
zu einer Wechselstromversorgung, einer Stromversorgung, die einer Vollweggleichrichtung
unterzogen ist, einer Stromversorgung, die einer Einweggleichrichtung
unterzogen ist, sowie einer Inverterstromversorgung. Ebenso kann
für jeden
Stromversorgungstyp eine Bezugsspannung eingestellt werden.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird der Eingang auf konstantem
Pegel gehalten, indem ein Spitzenwert einer Spannung, die einer
Vollweggleichrichtung unterzogen wurde, oder ein Gleichstrom und
ein Mittelwert oder ein Wirkwert erfaßt werden, und die EIN-Zeit
mit der Impulsbreite einer Frequenz gesteuert wird, die nach dem
erfaßten
Spannungswert eingestellt wurde, so daß ein Steuerverfahren erhalten
werden kann, das auf unterschiedliche Stromversorgungstypen angewendet
werden kann, also zusätzlich
zu einer Wechselstromversorgung auf eine volle Gleichstromversorgung,
eine Stromversorgung, die einer Vollweggleichrichtung unterzogen
ist, einer Stromversorgung, die einer Einweggleichrichtung unterzogen
ist, sowie eine Inverterstromversorgung.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung werden Schaltelemente,
die mit einer Betriebsspule parallelgeschaltet sind, in einem Bereich
in den AUS-Zustand gebracht, wo ein Rechenregler nicht angetrieben
werden kann, so daß Fehlfunktionen,
anomale Operationen und die Kontinuität in anomalen Zustand beseitigt
werden und die Sicherheit erhöht
werden kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung läßt man einen elektrischen Strom
in einer Spule fließen,
um das elektromagnetische Schaltschütz bei Empfang eines Hilfsschließsignals
während
der Spannungserfassung zu betreiben, und die Spule für das elektromagnetische Schaltschütz wird
in Abhängigkeit
von dem logischen Steuerimpulsprodukt zum Schließen und Halten oder durch Schalten
nach der Spannungserfassung gesteuert, so daß nach dem Hilfsschließsignal
oder ohne Zeitverlust automatisch genau eine Schaltoperation durchgeführt werden
kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird die Impulsbreite,
die für den
Schließvorgang
und zum Halten des geschlossenen Zustands einzustellen ist, derart
geändert,
daß das
Schließen
fehlerfrei durchgeführt
und der Eingang während
des Haltens frei reduziert werden kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung nimmt die Impulsbreite
für einen
Spannungswert umgekehrt proportional zum Spannungswert ab, so daß die Absorptionskraft
unabhängig
von dem Spannungswert gehalten werden kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird eine Bezugswelle
mit drei spitzen Winkeln erzeugt, die je weils einer Einstellfrequenz
entsprechen, ein Bezugsimpuls zum Schließen oder zum Halten wird nach
einer Aufbau- oder Nacheilflanke der Bezugswelle erzeugt, wobei die
Bezugsimpulse erzeugt werden, indem der Pegel eines erfaßten Spannungswerts
mit dem Pegel der Bezugswelle verglichen wird, und nach dem logischen
Produkt der Bezugswerte wird ein Steuerimpuls zum Schließen oder
Halten erzeugt, bei dem die Impulsbreite in Zusammenhang mit dem
Anstieg des erfaßten
Spannungswerts abnimmt, so daß die
Steuerimpulsbreite zum Schließen
und Halten leicht nachgestellt werden kann. Damit kann nämlich der Eingang
zu einer Spule genau auf konstantem Pegel gehalten werden, und Feinsteuerungen
des Betriebs sowie einer Wechselstromversorgung können vorgesehen
werden.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird eine Bezugswelle
mit drei spitzen Winkeln erzeugt, die jeweils einer Einstellfrequenz
entsprechen, ein Bezugsimpuls zum Schließen oder zum Halten wird nach
der Aufbauflanke oder der Nacheilflanke der Bezugswelle erzeugt, wobei
die Bezugsimpulse durch den Vergleich des Pegels des erfaßten Spannungswerts
mit dem Pegel der Bezugswelle erzeugt werden, und ein Steuerimpuls
zum Schließen
oder Halten, bei dem die Impulsbreite in Verbindung mit einem Anstieg
des erfaßten Spannungswerts
abnimmt, wird nach dem logischen Produkt der zwei obengenannten
Werte erzeugt, so daß leicht
Impulse zum Schließen
oder zum Halten erzeugt werden können,
indem die Winkel für
die Aufbau- oder Nacheilflanke verändert werden, und die obengenannten
Winkel lassen sich auch leicht feineinstellen.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung werden dann, wenn das
elektromagnetische Schaltschütz
geschlossen ist, mehrere minimale Bezugsspannungswerte eingestellt, um
jeweils Steuerimpulse zum Schließen des elektromagnetischen Schaltschützes zum
ersten Mal, wenn das elektromagnetische Schaltschütz geschlossen
wird, und zum Einleiten der Schließoperation zu erzeugen, und
der minimale Betriebsbezugsspannungswert wird durch einen Spitzenwert
und einen Mittelwert oder einen Wirkwert der erfaßten Spannung
ausgewählt,
so daß die
Fähigkeit
zum Schließen
bei einer geeigneten Spannung verbessert werden kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung werden mehrere maximale Freigabebezugsspannungswerte
eingestellt, um jeweils die Operation des Aufrechterhaltens des
geschlossenen Zustands des elektromagnetischen Schaltschützes zuerst
zu stoppen, wenn das elektromagnetische Schaltschütz im geschlossenen
Zustand gehalten werden soll, und dann eine Operation zur Freigabe
des elektromagnetischen Schaltschützes zu starten, und der maximale
Freigabebezugsspannungswert wird nach einem Spitzenwert und einem
Mittelwert oder einem Wirkwert der erfaßten Spannung ausgewählt; deshalb
läßt sich
die Fähigkeit
zur Freigabe bei einer geeigneten Spannung verbessern.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung derart durchgeführt, daß die Impulsbreite
knapp vor einem Zeitpunkt zum Starten des Kontakts kleiner wird,
der von einem Zeitgeber spezifiziert ist, wenn das elektromagnetische
Schaltschütz
geschlossen werden soll, und die Impulsbreite kehrt knapp nach Beginn des
Kontakts wieder zum ursprünglichen
Wert zurück,
so daß der
am Punktkontakt erzeugte Aufprall abgeschwächt werden kann, das Prellen
der Kontaktpunkte unterdrückt
und die Lebensdauer des Kontakts lange erhalten werden kann.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird bei geschlossenem elektromagnetischen
Schaltschütz
die Po sition des beweglichen Abschnitts von dem Detektor für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts erfaßt, und
die Steuerung wird derart durchgeführt, daß die Impulsbreite knapp vor
dem Zeitpunkt des Kontaktbeginns kleiner wird, und die Impulsbreite
wird unmittelbar nach Kontaktbeginn wieder auf den ursprünglichen
Pegel gebracht; aus diesem Grund kann der Aufprall am Kontaktpunkt
abgeschwächt
werden, das Prellen der Kontaktpunkte kann unterdrückt und
die Lebensdauer des Kontakts für
lange Zeit erhalten werden.
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Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird bei geschlossenem elektromagnetischen
Schaltschütz,
die Steuerung derart durchgeführt,
daß die
Impulsbreite knapp vor einem Zeitpunkt kleiner wird, der von einem
Zeitgeber für
die Kollision zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem festen
Eisenkern eingestellt ist, und die Impulsbreite wird nach der Kollision
wieder auf ihren ursprünglichen
Pegel gebracht; aus diesem Grund kann der bei der Kollision der
Eisenkerne erzeugte Aufprall abgeschwächt werden, und den Eisenkernen
kann damit eine lange Lebensdauer verliehen werden.
-
Bei
dem elektromagnetischen Schaltschütz und dem Verfahren zu seiner
Steuerung nach der vorliegenden Erfindung wird bei geschlossenem elektromagnetischen
Schaltschütz
die Steuerung derart durchgeführt,
daß die
Position des beweglichen Abschnitts von dem Detektor für die Verschiebung
des beweglichen Abschnitts erfaßt
wird, die Impulsbreite wird knapp vor der Kollision zwischen dem beweglichen
Eisenkern und dem festen Eisenkern kleiner, und die Impulsbreite
wird knapp nach der Kollision zwischen dem beweglichen Eisenkern
und dem festen Eisenkern wieder auf den ursprünglichen Pegel gebracht; aus
diesem Grund kann der bei der Kollision der Eisenkerne erzeugte
Aufprall abgeschwächt
werden, und den Eisenkernen kann eine lange Lebensdauer verliehen
werden.
-
- 1
- Schaltelement
- 2
- Schaltelement
(FET)
- 3
- Diode
- 4
- Ballastwiderstand
- 5
- Zenerdiode
- 6
- Vollweggleichrichtungs-Schaltung
- 7
- Diode
- 8
- Konstantspannungsschaltung
- 9
- Rechensteuerschaltung/Regler
- 10
- Treiber
- 11
- Treiber
- 12
- Spannungswellenformerkennungs-/rechenschaltung
- 13
- Spannungsbereichsauswahlschaltung
- 14
- Schließbezugsspannungseinstell-Schaltung
- 15
- Freigabebezugsspannungseinsteilschaltung
- 16
- Zeitgeberschaltung
- 17
- Schließimpulsrechenschaltung
- 18
- Halteimpulsrechenschaltung
- 19
- Rechenschaltung
für Verschiebung
des beweglichen Abschnitts
- 30
- UND-Schaltung
- 31
- UND-Schaltung
- 32
- ODER-Schaltung
- 33
- UND-Schaltung
- 34
- UND-Schaltung
- 35
- Synchronisierschaltung
- 40
- Hilfsschließsignalerzeugungsschaltung
- 41
- Dauer-/Schaltbestimmungsschaltung
- 50
- Bezugsdreieckwellenerzeugungs-Schaltung
- 51
- Impulserzeugungsschaltung
- 52
- Nacheilflankenimpulserzeugungsschaltung
- 60
- Konstantspannungsbestimmungsschaltung
- 81
- Komparator
- 82
- Komparator
- 83
- Komparator
- 100
- Beweglicher
Kontakt
- 101
- Verbindungsplatte
- 102
- Kreuzschiene
- 103
- Lichtbogenkasten
- 104
- Fester
Kontakt
- 105
- Lichtbogenläufer
- 106
- Anschlußisolation
- 107
- Anschluß
- 108
- Beweglicher
Eisenkern
- 109
- Erfassungsabschnitt
für Verschiebung des
beweglichen
-
- Abschnitts
- 110
- Basis
- 111
- Gitter
- 112
- Kontaktfeder
- 113
- Puffergummiteil
- 115
- Treibersteuerabschnitt
- 116
- Fester
Eisenkern
- 117
- Haltestift
für festen
Eisenkern
- 118
- Pufferblattfeder
- 119
- Montageplatte
- 120
- Betriebsspule
MC
- 130
- Spitzenspannungserfassungsschaltung
- 130a
- Spitzenspannungserfassungs-/rechenschaltung
- 140
- Spannungsmittelwerterfassungsschaltung
- 140a
- Spannungsmittelwerterfassungs-/rechenschaltung
- 150/151
- Überspannungsableitelement
- 201
- Wechselstromversorgung
- 202
- Vollweggleichrichtungsschaltung
- 203
- Betriebsspule
- 204
- FET
- 205
- Spannungserfassungsschaltung
- 206
- Verstärkungsschaltung
- 207
- Zeitgeberschaltung
- 208
- Konstantgleichspannungsschaltung
- 209
- Bezugswellenerzeugungsschaltung
- 210
- Komparator
- 211
- Impulsausgabeschaltung