DE2205444A1

DE2205444A1 - Schaltungsanordnung zur erregung eines elektromagneten

Info

Publication number: DE2205444A1
Application number: DE19722205444
Authority: DE
Inventors: Hans-Ruedi Duschletta
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1973-01-11
Also published as: DE2205444B2; NL7110909A; CH532827A

Description

Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten, mit einem Schalter, der bei angezogenem Anker von Anzugserregung auf Halteerregung umschaltet.
Elektromagnete dienen bekanntlich zur Steuerung mechanischer Glieder aller Art, z.B. von Ventilen; Relais usw. Ihre Erregerwicklungen sind derart dimensioniert, dass bei Dauerbetrieb keine thermische Ueberlastung auftreten kann. Zur Erzielung der verlangten Anzugskraft'ergeben sich hierbei verhältnismdssig grosse und entsprechend teure Erregerspulen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, beim Einschalten des Elektromagneten mit einer grossen Anzugserregung zu arbeiten und nach Beendigung des Schaltvorganges auf eine wesentlich niedrigere, tür Dauerbetrieb thermisch noch zuldssige Halteerregung umzuschalten. Die Umschaltung von Anzugs -auf Halteerregung erfolgt in bekannter Wenn se durch einen vom Anker des Elektromagneten betätigten mechanischen Schaltkontakt Solche Kontakte sind aber bekanntlich der AbnUtzung unterworfen und fUr viele Anwendungen zu wenig zuverlässig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten zu schaffen, der die genannten Nachteile nicht aufweist.
Gemdss der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Schdter ein elektronisches Schaltelement vorgesehen ist, das von einem aus dem in einer Erregerwicklung des Elektromagneten fliessenden Strom abgeleiteten Signal derart gesteuert ist, dass es anspricht, wenn der Strom einen vorgegebenen Schwellwert Uberschreitet.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen naher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit zwei Erregerwicklungen, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer einzigen Erregerwicklung und Fig. 3 eine weitere Variante mit einer einzigen Erregerwicklung.
In der Fig. 1 ist eine Haltewicklung 1 eines nicht näher dargestellten Elektromagneten in Reihe mit einer Impedanz 2, vorzugsweise einem ohmschen Widerstand, an Spetseklemmen 3, 4 angeschlossen. An diese Speiseklemmen ist ferner Uber die Schaltstrecke eines elektronischen Schaltelementes 5 - im gezeichneten Beispiel Uber die Anoden-Kathodenstrecke eines Thyristors - eine Anzugswicklung 6 des Elektromagneten angeschlossen. Die Steuerstrecke des Thyristors 5 ist dem Widerstand 2 parallel geschaltet.
Beim Einschalten des Elektromagneten wird an die Speiseklemmen 3, 4 eine Wechselspannung oder eine pulsierende Gleichspannung angelegt. Der Thyristor 5 befindet sich vorerst im nichtleitenden Zustand, so dass durch die Anzugswicklung 6 kein Strom fliessen kann. Hingegen fliesst durch die Haltewicklung 1 und den Widerstand 2 ein Strom I. Dadurch entsteht Uber dem Widerstand 2 ein Spannungsabfall U, der innerhalb der ersten positiven Halbwelle der Speisespannung den ZUndspannungsschwellwert des Thyristors 5 erreicht und diesen zUndet. Durch die Anzugswicklung 6 fliesst nun ein grosser Strom, wodurch der Anker des Elektromagneten mit grosser Kraft rasch anzieht. Im Stromnulldurchgang löscht-der Thyristor 5 selbsttätig.
Während den nachfolgenden positiven Halbwellen erreicht der Strom I infolge der Vergrösserung der Induktivität der Haltewicklung 1 bei angezogenem Anker einen kleineren Wert. Die Schaltungsanordnung ist derort dimensioníert, dass die Spannung U bei angezogenem Anker den ZUndsponnungsschwellwert des Thyristors 5 nicht mehr erreicht, so dass der Elektromagnet nur mehr durch den Strom I erregt wird. Dieser Strom hält den Elektromagneten im angezogenen Zustand.
Die Haltewicklung 1 ist derart dimensioniert, dass bei Dauerbetrieb keine thermische Ueberlastung eintritt. Die Anzugswicklung 6 hingegen, die ja nur bei jedem Einschaltvorgang und nur während eines Teiles einer einzigen Halbwelle eingeschaltet ist, darf mit sehr hoher Strombelastung gespeist werden. Dies ergibt eine Wicklung mit wenig Windungen. Dadurch ergibt sich ein kleiner, preiswerter Elektromagnet mit grosser Anzugskraft.
Wenn die beschriebene Schaltungsanordnung mit Wechsel spannung betrieben werden soll, so wird der Steuerstrecke des Thyristors 5 zum Schutz gegen eine unzulässig hohe Spannung während den negativen Halbwellen vorzugsweise eine Zenerdiode parallel geschaltet. Diese ist in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt und mit 7 bezeichnet.
Um ein zuverlässiges Arbeiten der Anordnung zu gewährleisten, muss diese so dimensioniert werden, dass die Amplitude der Spannung U bei abgefallenem Anker und bei der kleinsten noch zulässigen Speisespannung grösser ist als bei angezogenem Anker und bei der grössten noch zulässigen Speisespannung.
Der ZUndspannungsschwellwert des Thyristors 5 muss zwischen diesen beiden Amplstwldenwerten der Spannung U liegen. Ein grosser Tolerenzbereich fUr die zulässige Speisospennung der Schaltungsanordnung lässt sich erreichen, wenn dem Wider stand 2 die aus einem Strombegrenzungswiderstand 2, einer Zenerdiode 9 und der Steuerstrecke des Thyristors 5 gebildete Reihenschaltung parallel geschaltet ist. Dadurch wird der Ansprechschwellwert des Thyristors 5 durch die Zenerdiode 9 bestimmt und ist somit nur geringen Streuungen unterworfen.
In der Fig. 2 weisen gleiche Bezugszohlen wie in der Fig. 1 auf gleiche Teile hin. Mit 10 ist eine einzige Erregerwick lung eines Elektromagneten beteichnet. Diese ist in Reihe mit einem VorsChaltwiderstand 11 und dem Widerstand 2 an die Speiseklemmen 3, 4 angeschlossen. Die Steuerstrecke des Thyristors 5 ist wiederum dem Widerstand 2 parallel gescholtet, während dessen Schaltstrecke zu der aus den Widerständen 11 und 2 gebildeten Reihenschaltung parallel liegt.
Beim Anlegen der Speisespannung an die Speiseklemmen 31 4 fliesst ein Strom I durch die Erregerwicklung 10 und die Widerstände 11 und 2. Die Uber dem Widerstand 2 abfallende Spannung U zUndet innerhalb der ersten positiven Halbwelle den Thyristor 5. Dieser schliesst die Widerstände 11 und 2 kurz, so dass der Elektromagnet mit einer grossen Anzugserregung erregt wird und rasch anspricht. Beim Stromnulldurchgang löscht der Thyristor 5 wieder. Der Elektromagnet wird nun nur noch mit der Halteerregung erregt. Während den nachfolgenden positiven Halbwellen vermag die Spannung U infolge der Vergrösserung der Induktivität der Erregerw,chlung 10 bei angezogenem Anker den ZUndspannungsschwellw9rt des Thyristors 5 nicht mehr zu erreichen.
Bei den beschriebenen Schaltungsanordnungen kann natUrlich anstelle des Thyristors 5 auch ein anderes elektronisches Schaltelement verwendet werden. Wenn die Anordnung mit Wechselspannung betrieben werden soll, wird als Schaltelement vorzugsweise ein Triac (bidirektionaler Thyristor) eingesetzt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Anzugserregung auch während der der ersten positiven Halbwelle falgenden negativen Halbwelle zur Wirkung gelangen kann, wenn der Anker des Elektromagneten während der ersten Halbwei ie noch nicht voll anzuziehen vermochte.
Als elektronisches Schaltelement kann, wie die Fig. 3 zeigt, auch eine Vierschichtdiode 12 dienen. Diese ist zu dem mit der Erregerwicklung 10 in Reihe geschalteten Widerstand 2 parallel geschaltet und kippt in den leitenden Zustand, wenn beim Anlegen der Speisespannung an die Speiseklemmen 3, 4 die Spannung U die Kippspannung der Vierschichtdiode erreicht. Im Stromnulldurchgang kippt die Vierschichtdiode 12 in den nichtleitenden Zustand zurUck. Während den nachfolgenden Halbwellen vermag sie, wenn der Anker des Elektromagneten angezogen ist, nicht mehr anzusprechen.

Claims

FATENTANSPRUECHE

Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten, mit einem Schalter, der bei angezogenem Anker von Anzugserregung auf Halteerregung umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass als Schalter ein elektronisches Schaltelement (5;12) vorgesehen iat, das von einem aus dem in einer Erregerwicklung (1;10) des Elektromagneten fliessenden Strom (I) abgeleiteten Signal (U) derart gesteuert ist, dass es anspricht, wenn der Strom (I) einen vorgegebenen Schwellwert Uberschreitet.

2, Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstrecke des Schaltelementes (5) einer mit der Erregerwicklung (1) in Reihe geschalteten Impedanz (2)parallel geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz (2) ein ohmscher Widerstand ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass de Schalter strecke des Schaltelemer.tes (5) mi- einer nzg Anz-gswicklXmg (6) des Elektromagneten in Reihe geschaltet ist 5* Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstrecke des Schaltelementes (5) mindestens einem mit der Erregerwicklung (10) in Reihe geschalteten Widerstand (11, 2) parallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprechen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dae Schaltelement (5) ein Thyristor oder ein Triac ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der Arsprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrecke des Schaltelementes (5) einer Zenerdiode (g) parallel geschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impedanz (2) die aus einem Strombegrenzungswiderstand (8) einer Zenerdiode t9) und der Steuerstrecke des Schaltelementes (5) gebildete Reihenschaltung parallel geschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement eine Vierschichtdiode (12) ist, die einem mit der Erregerwicklung (10) in Reihe geschalteten Widerstand (2Y parallel geschaltet ist.