DE19933201A1

DE19933201A1 - Emergency shut down protective switch circuit has voltage divider connected to control electrode of transistor

Info

Publication number: DE19933201A1
Application number: DE1999133201
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Meid
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-18

Abstract

The circuit includes a series circuit (5) of a protection coil (51) and a parallel circuit (52) of a transistor (521) and a first voltage limiting arrangement (522). A voltage divider (4) is arranged in parallel with the series circuit (5). The tap (45) of the voltage divider is connected to the control electrode (5211) of the transistor (521). A bridge rectifier (3) has its input connected to two control terminals (11,12) and its output connected to the voltage divider and the series circuit (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Schützschnellabschal tung, d. h. zur schnellen Entregung einer mit Gleichstrom betriebenen Schütz spule, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for contactor quick shutdown tung, d. H. for rapid de-excitation of a contactor operated with direct current coil, according to the preamble of claim 1.

Aus der Druckschrift GB-A-2 095 065 ist eine relativ aufwendige Schaltungs anordnung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Gerätes bekannt, wel che in Reihe mit der Spule und der Gleichstromversorgung einen ersten Tran sistor, parallel zu diesem eine Z-Diode und parallel zur Spule einen zweiten Transistor mit einer Freilaufdiode in Reihe enthält. Eine Steuerschaltung öffnet und sperrt pulsend den ersten Transistor, wobei über den geöffneten zweiten Transistor und die Freilaufdiode der erforderliche mittlere Spulenstrom auf rechterhalten wird. Nach Sperrung beider Transistoren durch die Steuerschal tung bildet sich über die Z-Diode ein Freilaufkreis mit einer hohen Freilauf spannung aus, der zu einer schnellen Entregung der Spule führt.GB-A-2 095 065 is a relatively complex circuit arrangement for controlling an electromagnetic device known, wel in line with the coil and the DC power supply a first train sistor, parallel to this a Z-diode and parallel to the coil a second Contains transistor with a freewheeling diode in series. A control circuit opens and blocks the first transistor in a pulsating manner, opening over the second one Transistor and the freewheeling diode on the required average coil current is maintained. After blocking both transistors by the control scarf tion forms a freewheeling circuit with a high freewheeling via the Zener diode voltage, which leads to rapid de-excitation of the coil.

Wenn der elektromagnetische Antrieb eines Schützes wahlweise direkt mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom gesteuert werden soll, dann sind zwei ent sprechende Varianten von Schützspulen mit hohen Kosten für Fertigung und Lagerung in Folge erforderlich. Das kann durch die Vorschaltung eines Brüc kengleichrichters überwunden werden. Die Gleichrichterdioden würden bei Ab schaltung der Steuerspannung als Freilaufdioden wirken - allerdings durch ihre geringe Freilaufspannung zu einer extrem langsamen Entregung der Schütz spule und damit unerwünscht langen Abfallzeit des Schützes führen.If the electromagnetic drive of a contactor is optionally available directly DC or AC to be controlled, then two ent speaking variants of contactor coils with high costs for manufacturing and Consecutive storage required. This can be done by connecting a bridge rectifier can be overcome. The rectifier diodes would be at Ab circuit of the control voltage act as free-wheeling diodes - but through their low freewheel voltage leads to extremely slow de-excitation of the contactors coil and thus undesirably long fall time of the contactor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mittel eine schnelle Abschaltung eines wahlweise mit Gleich- oder Wechselstrom zu steuernden Schützes zu erreichen. The invention is therefore based on the object, with simple means Fast shutdown of either with direct or alternating current controlling contactor.

Ausgehend von einer der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfin dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmaie des unabhängigen An spruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbil dungen der Erfindung zu entnehmen sind.The task is invented on the basis of one of the aforementioned types according to the characteristic features of the independent An Proof solved, while the dependent claims advantageous Weiterbil can be found in the invention.

Durch die eingangsseitige Vorschaltung eines Brückengleichrichters ist mit der gleichen Schützspule sowohl eine Gleichspannungs- als auch eine Wechsel spannungs-Ansteuerung möglich. Nach der Spannungszuschaltung wird der Transistor über den Spannungsteiler leitend geschaltet, und das Schütz zieht an. Der leitende Transistor überbrückt dabei die erste strombegrenzende An ordnung. Nach Spannungsabschaltung sperrt sofort der Transistor, wodurch die erste spannungsbegrenzende Anordnung zusammen mit einem Teil der Gleichrichterdioden wirksam in den Freilaufkreis der Schützspule gelangen. Die sich über der ersten spannungsbegrenzenden Anordnung aufbauende hohe Freilaufspannung führt zu einer raschen Entregung der Schützspule und damit Schnellabschaltung des Schützes. Je höher die Freilaufspannung ist, desto schneller wird die Schützspule entregt. Die Schaltungsanordnung benö tigt außer dem Transistor keine weiteren aktiven Bauelemente.Due to the upstream connection of a bridge rectifier with the same contactor coil, both a DC voltage and an AC voltage control possible. After switching on the voltage Transistor is turned on via the voltage divider, and the contactor pulls on. The conductive transistor bridges the first current-limiting type order. After switching off the voltage, the transistor switches off immediately the first voltage limiting arrangement together with part of the Rectifier diodes effectively enter the free-wheeling circuit of the contactor coil. The one building up over the first voltage limiting arrangement high freewheel voltage leads to rapid de-excitation of the contactor coil and thus rapid shutdown of the contactor. The higher the freewheel voltage, the faster the contactor coil is de-energized. The circuitry needs apart from the transistor, there are no other active components.

Durch den Spannungsteiler soll die Steuerelektrode des Transistors vor zerstö renden Überspannungen geschützt werden. Dazu besteht der Spannungsteiler vorzugsweise entweder aus einem Teilerwiderstand und einer zweiten span nungsbegrenzenden Anordnung, beispielsweise einer Z-Diode und bzw. oder einer Reihe von normalen Halbleiterdioden, oder aus zwei Teilerwiderständen in Verbindung mit einem kurzzeitige Spannungsspitzen integrierenden Kon densator.The voltage divider is intended to destroy the control electrode of the transistor overvoltages are protected. There is also a voltage divider preferably either from a divider resistor and a second span voltage limiting arrangement, for example a Zener diode and or or a series of normal semiconductor diodes, or two divider resistors in conjunction with a short-term voltage integrating con capacitor.

Die erste spannungsbegrenzende Anordnung besteht vorzugsweise aus einer Z-Diode, einem Varistor, einer Surpressordiode oder einer Glimmstrecke; aber auch andere gleichwirkende Schaltungselemente oder Baugruppen sind ver wendbar.The first voltage-limiting arrangement preferably consists of a Zener diode, a varistor, a surpressor diode or a glow path; but other equivalent circuit elements or assemblies are also ver reversible.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nach stehend erläuterten Ausführungsbeispiel, das als Schaltbild in der einzigen Fig. 1 dargestellt ist.Further details and advantages of the invention result from the exemplary embodiment explained below, which is shown as a circuit diagram in the only FIG. 1.

Die an die beiden Steueranschlüsse 11 und 12 angelegte Steuerspannung gelangt über eine Schutzschaltung 2 aus einem Vorwiderstand 21 und einem spannungsbegrenzenden Varistor 22 zu einem Brückengleichrichter 3, beste hend aus den Gleichrichterdioden 31 bis 34. Als Steuerspannung kann wahl weise eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung verwendet werden. Die Schutzschaltung 2 schützt die nachfolgenden Schaltungsteile vor schädli chen Überspannungen. Die Ausgangsspannung des Brückengleichrichters 3 gelangt an einen Spannungsteiler 4, der aus einem Teilerwiderstand 41 und einer zweiten spannungsbegrenzenden Anordnung 44 in Form einer Z-Diode besteht. Der Spannungsteiler 4 kann alternativ auch aus dem Teilerwiderstand 41 und einem weiteren Tellerwiderstand 42, dem ein Kondensator 43 parallel geschaltet ist, bestehen. Der Spannungsteiler 4 dient der Ansteuerung der mit seinem Abgriffspunkt 45 verbundenen Steuerelektrode 5211 eines Transistors 521. Der Kondensator 43 ist so zu bemessen, daß er auftretende kurzzeitige Spannungsspitzen im wesentlichen wegintegriert, so daß die maximal zulässi ge Gate-Source-Spannung der Feldeffekt-Transistors 521 nicht überschritten wird. Parallel zum Spannungsteiler 4 liegt eine Reihenanordnung 5 aus einer Schützspule 51 und aus einer Parallelanordnung 52, die aus der Drain-Source- Strecke des Transistors 521 und einer ersten spannungsbegrenzenden An ordnung 522 in Form einer Z-Diode besteht. Als erste spannungsbegrenzende Anordnung 522 kann alternativ auch eine Surpressordiode, einen Varistor oder eine Glimmstrecke einer Glimmlampe eingesetzt werden. Der Fußpunkt 523 der Parallelanordnung 52 liegt auf gemeinsamen Potential mit dem des Span nungsteilers 4.The control voltage applied to the two control connections 11 and 12 passes through a protective circuit 2 comprising a series resistor 21 and a voltage-limiting varistor 22 to a bridge rectifier 3 , consisting of the rectifier diodes 31 to 34 . A DC voltage or an AC voltage can optionally be used as the control voltage. The protective circuit 2 protects the following circuit parts from harmful overvoltages. The output voltage of the bridge rectifier 3 reaches a voltage divider 4 , which consists of a divider resistor 41 and a second voltage-limiting arrangement 44 in the form of a Zener diode. The voltage divider 4 can alternatively also consist of the divider resistor 41 and a further plate resistor 42 , to which a capacitor 43 is connected in parallel. The voltage divider 4 is used to control the control electrode 5211 of a transistor 521 connected to its tap point 45 . The capacitor 43 is to be dimensioned such that it briefly integrates occurring short-term voltage peaks so that the maximum permissible gate-source voltage of the field-effect transistor 521 is not exceeded. In parallel to the voltage divider 4 is a series arrangement 5 of a contactor coil 51 and a parallel arrangement 52 which consists of the drain-source path of the transistor 521 and a first voltage-limiting arrangement 522 in the form of a Zener diode. Alternatively, a surpressor diode, a varistor or a glow path of a glow lamp can be used as the first voltage-limiting arrangement 522 . The base 523 of the parallel arrangement 52 is at the same potential as that of the voltage divider 4 .

Nach Spannungszuschaltung an den Steueranschlüssen 11 und 12 bewirkt die sofort am Abgriffspunkt 45 entstehende Spannung, daß der Transistor 521 leitend wird, so daß über seine Drain-Source-Strecke der Spulenstrom der Schützspule 51 fließt. Nach Spannungsabschaltung an den Steueranschlüs sen 11 und 12 wird die Spannung am Abgriffspunkt 45 sofort abgebaut, so daß der Transistor 521 unmittelbar darauf nichtleitend wird. Infolge der gesperrten Drain-Source-Strecke sucht sich der Freilaufstrom der Schützspule 51 seinen Weg über das erste spannungsbegrenzende Element 522 und den Brücken gleichrichter 3. Infolge der hohen Begrenzungsspannung der ersten span nungsbegrenzenden Anordnung 522 wird an dieser eine ebenso hohe Frei laufspannung ausgebildet, die zu einem sehr frühen Zeitpunkt zur Unterbre chung des Freilaufstroms und damit zur raschen Entregung die Schützspule 51 führt.After switching on the voltage at the control connections 11 and 12 , the voltage which arises immediately at the tap point 45 causes the transistor 521 to become conductive, so that the coil current of the contactor coil 51 flows via its drain-source path. After voltage switch-off at the control connections 11 and 12 , the voltage at the tap point 45 is immediately reduced, so that the transistor 521 immediately becomes non-conductive. As a result of the blocked drain-source path, the freewheeling current of the contactor coil 51 seeks its way via the first voltage-limiting element 522 and the bridge rectifier 3 . As a result of the high limiting voltage of the first voltage-limiting arrangement 522 , an equally high free-running voltage is formed on this, which leads to the contactor coil 51 at a very early point in time for interrupting the freewheeling current and thus for rapid de-excitation.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So läßt sich die Erfindung beispielsweise dahingehend abwandeln, daß die erste und bzw. oder die zweite spannungs begrenzende Anordnung aus einer Reihenschaltung von normalen Halbleiter dioden oder aus einer Kombination einer derartigen Reihenschaltung mit einer Z-Diode gebildet wird.The present invention is not based on the embodiment described above tion forms limited, but also includes all within the meaning of the invention equivalent embodiments. For example, the invention modify in such a way that the first and / or the second voltage limiting arrangement of a series connection of normal semiconductors diodes or from a combination of such a series connection with a Z diode is formed.

Claims

1. Circuit arrangement for quick contactor shutdown, which has a series arrangement ( 5 ) of the contactor coil ( 51 ) and a parallel arrangement ( 52 ) of a transistor ( 521 ) and a first voltage-limiting arrangement ( 522 ), characterized in that

- In parallel to the series arrangement ( 5 ), a voltage divider ( 4 ) is arranged, the tap point ( 45 ) with the control electrode ( 5211 ) of the transistor ( 521 ) is connected, and
- A bridge rectifier ( 3 ) on the input side with the two control connections ( 11 ; 12 ) and on the output side with the voltage divider ( 4 ) and the series arrangement ( 5 ) is connected.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage divider ( 4 ) from a divider resistor ( 41 ) and a rule between the control electrode ( 5211 ) and the base ( 523 ) of the parallel arrangement ( 52 ) arranged second voltage-limiting arrangement ( 44 ) consists.

3. Circuit arrangement according to the preceding claim, characterized in that the second voltage-limiting arrangement ( 44 ) consists of a Zener diode and / or a series of semiconductor diodes.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage divider ( 4 ) consists of two plate resistors ( 41 ; 42 ), where at the between the control electrode ( 5211 ) and the base ( 523 ) of the parallel arrangement ( 52 ) arranged plate resistor ( 42 ) a voltage integrating capacitor ( 43 ) is connected in parallel.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first voltage-limiting arrangement ( 522 ) consists of a Zener diode, a varistor, a surpressor diode or a glow path.