DE2062387A1

DE2062387A1 - Schaltungsanordnung zur Schnellerregung bzw. -entregung von elektrischen Magnetschaltern, wie Relais, Schützen, Magnetventilen oder dergleichen

Info

Publication number: DE2062387A1
Application number: DE19702062387
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 8520 Erlangen; Schulze Peter DipL-Ing. 8521 Uttenreuth. P Hoffmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1970-12-18
Publication date: 1972-07-06
Also published as: FR2118064A1; DE2062387B2; AT306837B; US3702425A; GB1314920A; FR2118064B1; CH535481A

Description

Schaltungsanordnung zur Schnellerregung "bzw. -entregung von elektrischen Magnetschaltern, wie Relais, Schützen, Magnetventilen oder dergleichen

Bei magnetisch steuerbaren Schaltern, wie z.B. Relais, Schützen bzw. Magnetventilen wird eine Erregerspule mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom gespeist und dabei in dem magnetischen Kreis ein Magnetfeld aufgebaut, vermittels welchem ein Anker aus magnetisierbarer Werkstoff, angezogen wird. Mit dem Anziehen des Ankers können Arbeitskontakte geschlossen bzw. Ruhekontakte; geöffnet werden, während bei Magnetventilen mit dem Anziehen des Ankers luft- oder Flüssigkeit freigegeben bzw. gesperrt werden.

Bei aolchen Magnetschaltern sind Erregerstrombedarf und Erregungszeit abhängig von der Ankerlast und Ankerweglänge. Ein Einschaltbefehl wird daher erst nach Ablauf einer typeigenen Verzögerungszeit realisiert.

Auch die Entregung solcher Magnetschalter ist mit einer Verzb'gerungszeit behaftet, weil bei Enttege^n der Erregerspule erst das Magnetfeld abgebaut werden muß, bis der Anker abfällt.

Zur Verringerung der Verzugszeit sov/ohl bei der Auferregung als auch der Entregung von Magnetschaltern sind besondere mechanische und/oder elektrische Aufwendungen erforderlich, die teuer sind. Aufwendungen dieser Art sind beispielsweise die Verwendung mehrerer Spulen, gegebenenfalls mit mehreren Wicklungen.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Erfindung sucht zum Aufbau von Schnellschaltern.mit einer einzigen Spule mit einfacher Wicklung auszukommen.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltungsanordnung zur Schnellerregung bzw. -entregung von elektrischen Magnetschaltern, wits Relais, Schützen, Magnetventilen od. dergl. vermittels Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom. Hierbei besteht die Erfindung darin, daß die Erregerspule des Schalters über eine mit ihr in Reihe geschaltete Drossel von einem Ruhestrom durchflossen wird, der bei angezogenem Anker zwar zum Halten des Ankers, nicht aber zum Anziehen des Ankers aus seiner Ruhestellung ausreicht, daß ferner parallel zu der Reihenschaltung aus Erregerspule und Drossel eine erste Reihenschaltung aus einem steuerbaren Halbleiterschalter und einem Kondensator sowie parallel zur Erregerspule eine zweite Reihenschaltung aus einem steuerbaren Halbleiterschalter und einem Kondensator geschaltet sind, von denen der erste Schaltkreis bei Ansteuerung seines Halbleiterschalters eine pulsartige Stromverstärkung, der zweite Schaltkreis bei Ansteuerung seines Halbleiterschalters eine pulsartige Stromschwächung des Halteetromes in der Erregerspule zur Folge hat.

In den Haltestromkreis der Erregerspule ist sowohl vor der Drossel als auch hinter der Erregerspul© jeweils eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode eingefügt.

Die Drossel soll durch eine für den Haltestrom der Erregerspule in Sperrichtung gepolte Diode überbrückt sein.

Sowohl der erste als auch der aweit.e Schaltkreis besteht jeweils aus der Reihenschaltung eines Kondensators und eines Thyristors.

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Der erste, zum Einschalten des Verbrauchers dienende Schaltkreis liegt thyristorseitig am positiven und kondensatorseitig am negativen Speisespannungspol.

Der zweite, zum Abschalten des Verbrauchers dienende Schaltkreis liegt thyristorseitig am negativen Speisespannungspol und kondensatorseitig am Verbindungspunkt zwischen Drossel und Erregerspule.

Der Einschaltbefehl bzw. der Ausschaltbefehl für den Verbraucher ist durch ein Steuersignal auf die Steuerelektrode des einen bzw. des anderen Halbleiterschalters auslösbar.

Die Induktivität der Drossel soll gleich der Induktivität oder größer als die Induktivität der Erregerspule des Schalters gewählt sein.

Der magnetische Kreis des Magnetschalters soll aus geschichteten Blechen aufgebaut sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand einer Mg. näher erläutert.

Die Pig. veranschaulicht eine an eine Wechselstromqueile Un/ angeschlossene Gleichrichteranordnung G mit Gleichrichtern Gl in Brückensehaltung und nachgeschaltetem ladekondensator ö. Die geglättete Versorgungsgleichspannung ist den Ausgangsklemmen 1, 2 entnehmbar, wobei der positive Betriebsspannungspol an der Klemme T, der negative an der Klemme 2 liegt. Die Versorgungsgleichspannung fließt von der 'positiven Klemme 1 über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode n5 und die Drossel k2, welche von einer in Sperrichtung gepolten Diode n2 überbrückt ist, durch die Erregerspule k1 des Magnetschalters (Verbrauchers)

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und über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode n1 zur negativen Klemme 2 der Gleichrichteranordnung G. Die Versorgungsstromstärke I„ ist so bemessen, daß der (nicht dargestellte) Anker des Magnetschalters in angelegtem Zustand zwar gehalten wird, aber nicht ausreicht, um den Anker aus seiner Ruhestellung anzuziehen. Parallel zu den Klemmen 1, 2 der Gleichrichteranordnung G bzw, parallel zu der Reihenschaltung von Drossel k2 und Erregerspule k1 samt Diode n1 ist ein erster Schaltkreis geschaltet, der die Reihenschaltung des Thyristors n3 mit dem Kondensator k3 umfaßt. Hierbei ist die Reihenschaltung des ersten Schaltkreises' ao vorgenommen, daß der Kondensator k3 mit seiner einen Belegung mit der Klemme 2 der Gleich·* richteranOrdnung G verbunden ist. Parallel zur Erregerspule k1 des Magnetschalters bzw. parallel zu der Reihenschaltung der Erregerspule k1 und der Diode n1 1st einzweiter Schaltkreis geschaltet, welcher die Reihenschaltung des Thyristors n4 und des Kondensators k4 umfaßt. Hierbei ist die Reihenschaltung des zweiten Schaltkreises so getroffen, daß die eine Belegung des Kondensators k4 an den Verbindungspunkt zwischen Drossel k2 und Erregerspule k1 angeschlossen ist.

Es sei angenommen, daß der Anker des Magnetschalters sich bei dem Halteruhestrom I^ in seiner Ruhestellung, d.h. in seinem abgefallenen Zustand, befinden möge. Soll nunmehr der Anker " angezogen werden, so wird der Thyristor n3 durch ein Steuersignal auf seine Steuerelektrode gezündet. Damit wird durch den Entladestrora des Kondensators k3 die Erregerwicklung k1 des Magnetschalters' stoßerregt. Die Amplitude und der zeitliche Verlauf des Stoßstromes I« können durch Wahl der Größe der Kapazität des Kondensators k3 und der Kondensatorspannung U^, so eingestellt werden, daß der Anker des Magnetschalters sicher anzieht und nach Abklingen des Auferregungsstoßes angezogen bleibt. Die Amplitude des Einschaltstromstoßes muß entsprechend

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dem Ankerltiftspalt in dem magnetischen Kreis des Schalters und entsprechend der Gegenkraft des Ankers (z.B. Rückzugsfeder) bemessen sein und soll einem vielfachen Wert des Haltestromes Ig entsprechen.

Zum Abschalten des Magnetschalters dient der Thyristor n4« Bei dessen Zündung über seine Steuerstrecke wird die Erregerspule k1 des Magnetschalters schnellentregt. Der Haltestrom I„ wird bei der mit dem Zünden des Thyristors n4 auftretenden Entladung des Kondensators k4 mit einer Anfßngsstromsteilheit dl./dt » ^w/ (^) kl su Null gebracht, wenn man annimmt, daß eich der Strom in der Drossel k2 nur wenig ändert. Die Erregerspule k1 des Magnetschalters bleibt solange stromlos, bis der Kondensator k4 über die Drossel k2 entladen ist. Während dieser Zeit, die etwa 5 bis 10 mal so groß wie die Entregezeit sein sollte, kann der Anker des Magnetschalters abfallen.

Die Induktivitäten k1 und k2 sowie die Kapazitäten k3 und k4 können so ausgelegt sein, daß ein Abschalten des Magnetschalters noch während des Einschaltvorgangee möglich ist. Hierzu ist die Induktivität der Drossel k2 ebenso groß, besser größer, zu wählen als die Induktivität d/ar Erregerspule k1. Ist IT, . etwa 2 IL,, so soll die Kapazität des Kondensators k4 mindestens doppelt so groß sein wie die Kapazität des Kondensators k3.

Der magnetische Krei3 des Magnetschalters sollte aus geschichteten Blechen aufgebaut sein, da andernfalls eine Schnellentregung wegen dervorhandenen Wirbelströme nicht wirksam werden könnte.

9 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

2Ü62387 VPA 70/3301 - 6 - Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Schnellerregung bzw. -entregung von elektrischen Magnetschaltern, wie Relais, Schützen, Magnetventilen od. dergl., vermittels Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (k1) des Magnetschalters über eine mit ihr in Reihe geschaltete Drossel (k2) von einem Ruhestrom durchflossen wird, der bei angezogenem Anker zwar zum Halten des Ankers, nicht aber zum Anziehen dea Ankers aus seiner Ruhestellung ausreicht, daß ferner parallel zu der Reihenschaltung aus Erregerspule (k1) und Drossel (k2) eine erste Reihenschaltung aus einem steuerbaren Halbleiterschalter (n3) und einem Kondensator (k3) sowie parallel zur Erregerspule (k1) eine zweite Reihenschaltung aus einem steuerbaren Halbleiterschalter (n4) und einem Kondensator (k4) geschaltet sind, von denen der erste Schaltkreis (n3> k3) bei Ansteuerung seines Halbleiterschalters (n3) eine pulsartige Stromverstärkung,der zweite Schaltkreis (n4, k4) bei Ansteuerung seines Halbleiterschalter (n4) eine pulsartige Stromechwächung des Haltestromes (I«) in der Erregerspule (k1) zur Folge hat.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Haltestromkreis der Erregerspule (k1) sowohl vor der Drossel (k2) als auch hinter der Erregerspule (k1) jeweils eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (n5, n1) eingefügt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (k2) durch eine für den Haltestrom der Erregerspule (k1) in Sperrichtung gepolte Diode (n2) überbrückt ist.

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste als auch der zweite Schaltkreis Jeweils aus der Reihenschaltung eines Kondensators und eines !Thyristors besteht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zum Einschalten des Verbrauehers dienende Schaltkreis (n3» k3) thyristörseitig am positiven und kondensator-seitig am negativen Speisespannungspol liegt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, zum Abschalten des Verbrauchers dienende Schaltkreis (n4, k4) thyristörseitig am negativen Speisespannungspol und kondensatorseitig am Verbindungspunkt zwischen Drossel (k2) und Erregerspule (k1) liegt.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltbefehl bzw. der Ausschaltbefehl für den Verbraucher durch ein Steuersignal auf die Steuerelektrode des einen bzw. des anderen Halbleiterschalters (n3, n4) auslösbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Drossel (k2) gleich der oder größer als die Induktivität der Erregerspule (k1) des Schalters gewählt ist.

9· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis des Verbrauchers aus geschichteten Blechen aufgebaut ist.

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