DE2050219C3 - Einrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten - Google Patents
Einrichtung zur Steuerung eines ElektromagnetenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
Steuerung eines Elektromagneten mit einer Leistungswicklung und einer Haltewicklung, bestehend aus einem
den Strom einer Spannungsquelle befehlenden Hauptschalter und aus Schaltelementen, die den Elektromagneten automatisch nach einer bestimmten Zeit nach
dem Einschalten des Hauptschalters von einem Zustand hoher Erregung in einen Zustand niedriger Erregung
umschalten und ein zur Leistungswicklung in Reihe geschaltetes, durch eine Steuerelektrode gesteuertes
Halbleiterbauelement und einen ein Halbleiterbauelement steuernden Zeitgeber umfassen.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 64 569 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltung ist
die Haltewicklung durch das vom Zeitgeber gesteuerte Halbleiterbauelement, nämlich einen Transistor, überbrückt und liegt in Reihe mit der Leistungswicklung. Die
Umschaltung erfolgt durch den Transistor, der gemäß seiner Ansteuerung allmählich vom leitenden in den
gesperrten Zustand übergeht. Dieser Obergang setzt bei starkem Magnetisierungsstrom am Transistor eine
erhebliche Leistung frei. Der Transistor kann nicht durch einen Thyristor ersetzt werden, und die bekannte
Schaltung eignet sich nicht für eine Speisung mit gleichgerichtetem Wechselstrom. Die Gleichstromkomponente des gleichgerichteten Wechselstroms bewirkt
nämlich, daß das Ansteuersignal nie zu null wird, so daß der eventuelle Thyristor nie sperrend wird.
Aus der DD 35 452 ist eine Einrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten mit einer Leistungswicklung und
einer Haltewicklung, bestehend aus einem den Strom
einer Spannungsquelle befehlenden Hauptschalter und aus Schaltelementen in Form eines Relais, das den
Elektromagneten automatisch nach einer bestimmten Zeit nach dem Einschalten des Hauptschalters von
einem Zustand hoher Erregung in einen Zustand
niedriger Erregung umschaltet, bekannt, bei der die
Haltewicklung und die Leistungswicklung zwischen den beiden Klemmen der Stromquelle parallel angeschlossen sind. Aus der DE-OS 14 64 569 ist es weiterhin
bekannt, daß der Zeilgeber ein RC-Netzwerk aufweist,
das durch einen Gleichstrom gespeist wird, und daß die Spannung des Kondensators an die Steuerelektrode
eines Halbleiterbauelementes angelegt wird. Aus der DE-AS 12 70152 ist es bekannt, einen durch eine
Magnetspule fließenden Strom mit Hilfe eines mit ihr in
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Einrichtung derart auszubilden, daß
aufgrund einer sehr kurzen Umschaltzeit im Halbleiterbauelement keine hohe Verlustleistung auftritt.
J5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß ein weiterer durch eine Steuerelektrode gesteuertes Halbleiterbauelement in Reihe zur Haltewicklung
geschaltet ist, daß die Haltewicklung und die Leistungswicklung mit ihrem jeweiligen Halbleiterbauelement
zwischen den beiden Klemmen der Stromquelle parallel angeschlossen sind, daß die Steuerelektrode des in
Reihe mit der Leistungswicklung geschalteten Halbleiterbauelements über einen Widerstand und die
Haltewicklung mit der Stromquelle verbunden ist und
daß der Zeitgeber das in Reihe mit der Haltewicklung
geschaltete Halbleiterbauelement derart steuert, daß es nach einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einschalten des Hauptschalters leitend wird.
Durch diese Schaltung, die sich im wesentlichen
dadurch von der bekannten Schaltung unterscheidet,
daß die beiden Wicklungen parallel zueinander liegen,
ergibt sich eine sehr kurze Umschaltphase der
verwendet werden, die ja ohnehin nur entweder voll
leiten oder voll sperren.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels, bei welcher die Halbleiter Thyristoren sind, und
Fig. 2 ein ähnliches Schaltbild wie Fig. I,in welchem
die Thyristoren durch Transistoren ersetzt wurden.
Das Schaltbild gemäß F i g, 1 weist zwei Eingangsklemmen a und b auf, die an eine Wechselstromquelle
von z. B. 220 V angelegt werden. Diese Klemmen sind über einen Schalter S mit einem Ringgleichrichter
verbunden. Dieser Gleichrichter / ist mit seiner s positiven Klemme an der Leitung eund seiner negativen
Klemme an der Leitung f angeschlossen. Zwischen diesen beiden Leitungen herrscht eine ungesiebte
Wechselspannung.
Der Elektromagnet umfaßt einen feststehenden ">
Magnetkern 2 und einen beweglichen Magnetanker 3, der vom Kern 2 angezogen wird. Selbstverständlich ist
der Anker 3 geführt, aber die Führungsmittel wurden der besseren Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung
nicht dargestellt
Das Magnetfeld im Kern 2 wird durch zwei Wicklungen 4 und 5 erzeugt, von denen die Wicklung 4
eine Heizwicklung ist und die Wicklung S eine Leistungswicklung.
Die Haltewicklung 4 ist zwischen den Leitungen e und /mit einem Thyristor 71 in Reihe geschaltet Ebenso ist
die Leistungswicklung 5 zwischen dieser, beiden Leitungen mit einem Thyristor T2 in Reihe geschaltet.
Das Gate des Thyristors 71 ist über eine Gasentladungsröhre 6 am Verbindungspunkt des Kondensators G mit
dem Widerstand R\ angeschlossen; Kondensator Q und Widerstand R\ sind zwischen den Leitungen e und /"in
Reihe geschaltet
Zwei Dioden Dx und D2 verbinden das Gate des
Thyristors Ti mit der Kathode bzw. der Anode dieses Ό
Thyristors.
Die Anode des Thyristors 71 ist über einen Widerstand R2 mit dem Gate des Thyristors T2
verbunden. Dieses Gate ist ebenfalls über die Dioden Dy
und Di, mit der Kathode und mit der Anode verbunden. )r>
Schließlich ist die Wicklung 4 durch eine Diode D5
und einen Kondensator C2 überbrückt, während die
Wicklung 5 durch die Diode Df, und den Kondensator Cj
überbrückt wird. Jeder der Thyristoren 71 und T2 ist
durch einen Kondensator Ct bzw. C% überbrückt. ·"»
Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Sobald der Schalter 5 geschlossen wird, liefert der Gleichrichter
/ eine gleichgerichtete, ungesiebte Spannung zwischen den Leitungen e und f. Der Thyristor 71 ist
dabei nichtleitend, weil seine Steuerelektrode noch nicht 4^
auf ein positives Potential in bezug auf die Leitung f gebracht wurde. Hingegen ist die Steuerelektrode des
Thyristors T2 über den Widerstand A2 und die Wicklung
4 mit der Leitung e verbunden. Dieser Elektrode wird also ein positiver Strom Eingeführt, so daß der Thyristor
T2 vom Zeitpunkt der Einschaltung des Schalters 5 an
sofort leitend wird. Die Leistungswicklung 5 wird folglich beim Schließen des Schalters S unmittelbar
erregt.
Infolge der zwischen den Leitungen e und /' herrschenden Spannung wird der Kondensator Q über
den Widerstand Rt geladen. Sobald sein Potential die
Zündspannung der Gasentladungsröhre 6 erreicht, wird diese leitend und ermöglicht den Zufluß eines
Steuerstromes zum Gate des Thyristors 71. Letzterer so
wird leitend Und sichert den Strömfluß in der Haltewicklung 4. Da der Spannungsabfall im Thyristor
Ti in bezug auf die Spannung zwischen den Leitungen e
und f vernachlässigbar ist, wird das Ende des Widerstandes R2 auf ein Potential gebracht, das dem der *5
Leitung /"naheliegt und zur Erregung des Thyristors T2
nicht ausreicht. Somit vv:rd am Ende der Halbwelle, während welcher der Thyristor 71 leitend wurde, der
Thyristor 7Ϊ beim Nulldurchgang des Stromes nichtleitend und verharrt dann in nichtleitendem Zustand.
Der Thyristor 71 bleibt leitend, solange der Schalter 5
geschlossen bleibt Bei öffnung dieses Schalters wird die Stromzufuhr unterbrochen, und die Wicklung 4 ist nicht
mehr erregt
Die Dioden D\, Dj, D3 und D0 sowie die Kondensatoren
C2 bis C5 wurden nur zur Vermeidung von
Oberspannungen vorgesehen, welche die Thyristoren 7!
und T2 beschädigen würden. Aufgabe der Dioden D2 und
Di, ist es, den Durchgang eines negativen Stromes durch
die Steuerelektroden zu ermöglichen und damit die Löschung des Thyristors 71 bzw. T2 zu gewährleisten,
wenn die Spannung zwischen den Leitungen e und f zwischen zwei Halbwellen auf Null absinkt, bzw. wenn
sie infolge Öffnung des Schalters S Null wird. Die Kondensatoren C2 und Q bzw. Cj und C? dienen dazu,
den Wert dv/d, bei Stromunterbrechung in den Wicklungen
4 bzw. 5 zu begrenzen. Damit wird eine Fehlzündung der Thyristoren Γι odei I2 vermieden und
das Sperren derselben erleichtert
F i g. 2 zeigt ein Schaltbild, das dem der F i g. I ähnlich
ist, in dem jedoch die Thyristoren durch Transistoren ersetzt wurden. Dieser Schaltkreis dient also zur
Steuerung der Erregung der Wicklungen eines Elektromagneten von kleiner Leistung. Diese Schaltung umfaßt
ebenfalls die Klemmen a und b, den Gleichrichter /, den Widerstand R\ und den Kondensator Ci sowie die
Leitungen e und f. Der Hauptschalter 5 der Fig. 1 wurde jedoch durch einen TRIAC 8 ersetzt, so daß
sämtliche Elemente des Schaltkreises statische Elemente sind. Man findet ebenfalls die Wicklungen 4 und 5 mit
ihrer Diode Ds bzw. De sowie ihrem Kondensator C2
bzw. Cj.
Die Wicklung 4 wird durch einen Transistor TR\ gesteuert, dessen Basis mit dem gemeinsamen Punkt
zwischen dem Kondensator Ci und dem Widerstand R\
über einen Diac 7 verbunden ist. Dieses Element ist ein Halbleiterbauelement, das die Funktion einer Zenerdiode
hat, bei dem aber die Ansprechwelle für beide Polaritäten gleich ist.
Die Wicklung 5 wird durch einen Transistor TR2
gesteuert, dessen Basis durch den Widerstand R2 auf die
gleiche Weise wie die Steuerelektrode des Thyristors T2
des ersten Ausführungsbeispiels gesteuert wird.
Die Emitter der Transistoren 77?iund TR2 sind je über
eine Diode D, bzw. Ds, die als Polarisationswiderstand
dient, mit der Leitung /"verbunden. Die Basis eines jeden
Transistors ist über einen Widerstand Rj bzw. Ra mit
dem zugehörigen Emitter verbunden. Die Dioden D9
und Dm dienen auch zum Schutz der Basis TR\ und 77?2.
Die Arbeitsweise der Schaltung dieses zweiten Ausfüiirungsbeispiels ist praktisch die gleiche wie die
des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Unterschied, daß der Übergang des Transistors TR? in den
nichtleitenden Zustand unmittelbar, nachdem der Transistor TR, leitend wurde, stattfindet.
Selbstverständlich kann die beim Einschalten der Wicklung 4 stattfindende Verzögerung auch durch ein
Verzögerungsglied erzielt werden, das sich von dem dargestellten, aus dem Widerstand /?i und dem
Kondensator Ct bestehenden und in Verbindung mit der Gasentladungsröhre 6 oder dem Diac 7 eine Spannungsschwelle darstellenden Verzögerungsglied unterscheidet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Einrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten mit einer Leistungswicklung und einer Haltewicklung, bestehend aus einem den Strom einer
Spannungsquelle befehlenden Hauptschalter und aus Schaltelementen, die den Elektromagneten
automatisch nach einer bestimmten Zeit nach dem Einschalten des Hauptschalters von einem Zustand
hoher Erregung in einen Zustand niedriger Erregung umschalten und ein zur Leistungswicklung in Reihe
geschaltetes, durch eine Steuerelektrode gesteuertes Halbleiterbauelement und einen ein Halbleiterbauelement steuernden Zeitgeber umfassen, dadurch
gekennzeichnet, daß ein weiteres durch eine Steuerelektrode gesteuertes Halbleiterbauelement
(Tx) in Reihe zur Haltewicklung (4) geschaltet ist, daß
die Haltewicklung (4) und die Leistungswicklung (5) mit ihrem jeweiligen Halbleiterbauelement (T-,, 7})
zwischen if"n beiden Klemmen der Stromquelle
parallel angeschlossen sind, daß die Steuerelektrode des in Reihe mit der Leistungswicklung (S)
geschalteten Halbleiterbauelements (T2) über einen
Widerstand (R2) und die Haltewicklung (4) mit der
Stromquelle (a, b) verbunden ist und daß der Zeitgeber (R\, Q) das in Reihe mit der Haltewicklung (4) geschaltete Halbleiterbauelement (T\) derart
steuert, daß es nach einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einschalten des Hauptschalters (S) leitend
wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab die Leistungswicklung (S) und die
Haltewicklung (4) durch ein.-n gleichgerichteten, ungesiebten Strom aus einer Wechselstromquelle
gespeist sind.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbauelemente (Tu T2) Thyristoren sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber ein
RC-Netzwerk (R\, Q) aufweist, das durch einen gleichgerichteten Strom gespeist wird, und daß die
Spannung des Kondensators (Q) dieses Netzwerkes über eine Gasentladungsröhre (6) oder ein Diac (7)
an die Steuerelektrode des in Reihe zur Haltewicklung (4) geschalteten Halbleiterbauelementes (T\)
angelegt ist.
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