DE2205444B2

DE2205444B2 - Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten

Info

Publication number: DE2205444B2
Application number: DE19722205444
Authority: DE
Inventors: Hans-Ruedi Zug Duschletta (Schweiz)
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CH532827A; DE2205444A1; NL7110909A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten mit einem elektronischen Schaltelement, das von der Spannung an einem mit der Erregerwicklung des Elektromagneten in Reihe geschalteten Widerstand steuerbar ist.

Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1 065 460 bekannt, wo eine Anordnung zum Ein- und Ausschalten von Induktivitäten mit großer Leistungsaufnahme beschrie- 5<? ben ist. Dort sind zwei mit ihren Arbeitsstromkreisen in Reihe zur Induktivität liegende Transistoren als Schaltglieder vorgesehen, von denen einer, zu dessen Arbeitsitromstrecke ein Widerstand parallel geschaltet ist, in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Speise-Stromkreis der Induktivität derart beeinflußt ist, daß er »perrt, wenn die Größe des Speisestromes einen vorgegebenen Wert erreicht, so daß dann der Speisestrom Über den Widerstand fließt, der so bemessen ist, daß er iten Strom auf einen for die Transistoren zulässigen eo Wert begrenzt. Diese Anordnung ist nicht mit Wechselstrom betreibbar.

Auch die aus der USA,-Patentschrift 3172 020 bekannte Schaltungsanordnung, durch die der Erreger-Spule eines Elektromagneten ein hoher Anzugsstrom und nachfolgend ein erniedrigter Haltestrom zugeführt wird, ist lediglich zur Speisung mit Gleichstrom geeignet. Durch die erforderliche Hilfswicklung ist diese be

kannte Anordnung außerdem recht aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten zu schaffen, die einen Betrieb mit Wechselstrom oder pulsierendem Gleichstrom gestattet und bei Anzug des Ankers eine selbsttätige Umschaltung der Erregung von Anzugsstrom auf Haltestrom ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das elektronische Schaltelement ein Thyristor, ein Triac oder eine VierschichtJiode ist, daß die Schaltungsanordnung mit Wechselspannung oder pulsierender Gleichspannung gespeist ist und daß die Steuerstrecke des elektronischen Schaltelements zu dem Widerstand parallel geschaltet ist

Bei Verwendung eines Elektromagneten mit einer Haltewicklung und einer Anzugswicklung kann der Widerstand mit der Haltewicklung und die Schaltstrecke des Thyristors oder des Triacs mit der Anzugswicklung in Reihe geschaltet sein.

Die Steuerelektrode des Thyristors kann mit dem einen Anschluß des Widerstandes über eine Zener-Diode und mit dem anderen Anschluß des Widerstandes über eine Reihenschaltung einer weiteren Zener-Diode und eines Widerstandes verbunden sein.

Es kann auch ein mit dem Widerstand in Reihe geschalteter Vorschaltwiderstand vorgesehen werden und die Schaltsvecke des Thyristors oder des Triacs zur Reihenschaltung des Widerstandes und des Vorschaltwiderstandes parallel geschaltet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 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 F i g. 1 ist eine Haltewicklung 1 eines nicht näher dargestellten Elektromagneten in Reihe mit einem ohmschen Widerstand 2 an Speiseklemmen 3, 4 angeschlossen. An diese Speiseklemmen ist ferner über die Schaltstrecke eines elektronischen Schaltelements 5 — im gezeichneten Beispiel über 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 oie 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 Hallewicklung 1 und den Widerstand 2 ein Strom I. Dadurch entsteht über dem Widerstand 2 ein Spannungsabfall U, der innerhalb der ersten positiven Halbwelle der Speisespannung den Zündspannungsschwellwert des Thyristors 5 erreicht und diesen zündet. Durch die Anzugswicklung 6 fließt nun ein großer Strom, wodurch der Anker des Elektromagneten mit großer Kraft rasch anzieht. Im Stromnuüdurchgang löscht der Thyristor S selbsttätig.

Während der nachfolgenden positiven Halbwelten erreicht der Strom I infolge der Vergrößerung der Induktivität der Haltewicklung 1 bei angezogenem Anker einen kleineren Wert Die Schaltungsanordnung ist derart dimensioniert, daß die Spannung U bei angezogenem Anker den Zündspannungsschwellwert 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 Überlastung eintritt. Die Anzugswicklung 6 hingegen, die ja nur bei jedem Einschaltvorgang und nur während eines Teils 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 Wechselspannung betrieben werden soll, so wird der Steuerstrecke des Thyristors 5 zum Schutz gegen eine unzulässig hohe Spannung während den negativen Ilaibwellen 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 Ubei abgefallenem Anker und bei der kleinsten noch zulässigen Speisespannung größer isi als bei angezogenem Anker und bei der '5 größten noch zulässigen Speisespannung.

Der Zündspannungsschwellwert des Thyristors 5 muß zwischen diesen beiden Amplitudenwerten der Spannung U liegen. Ein großer Toleranzbereich für die zulässige Speisespannung der Schaltungssnordnung läßt sich erreichen, wenn dem Widerstand 2 die aus einem Strombegrenzungswiderstand 8, einer Zenerdiode 9 und der Steuerstrecke des Tnyristors 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.

Ip der F i g. 2 weisen gleiche Bezugszahlen wie in der F i g. 1 auf gleiche Teile hin. Mit 10 ist eine einzige Erregerwicklung eines Elektromagneten bezeichnet. Diese ist in Reihe mit einem Vorschaitwiderstand It und dem Widerstand 2 an die Speiseklemmen 3, 4 angeschlossen. Die Steuerstrecke des Thyristors 5 ist wiederum dem Widerstand 2 parallel geschaltet, während dessen Schaltstrecke zu der aus den Widerständen 11 und 2 gebildeten Reihenschaltung parallel liegt.

Beim Anlegen der Speisespannung an die Speiseklemmen 3,4 fließt ein Strom I durch die Erregerwicklung 10 und die Widerstände 11 und 2. Die über dem Widerstand 2 abfallende Spannung U zündet innerhalb der ersten positiven Halbwelle den Thyristor 5. Dieser schließt die Widerstände U 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 der nachfolgenden positiven Halbwellen vermag die Spannung U infolge der Vergrößerung der Induktivität der Erregerwicklung fO bei angezogenem Anker den Zündspanni:ngsschwel!wert des Thyristors 5 nicht mehr zu erreichen.

Wenn die Anordnung m^;t Wechselspannung betrieben werden soll, wird an Stelle des Thyristors 5 als Schaltelement ein Triac (bidirektionaler Thyristor) eingesetzt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Anzugserregung auch während der der ersten positiven Halbwelle folgenden negativen Halbwelle zur Wirkung gelangen kann, wenn der Anker des Elektromagneten während der ersten Halbwelle noch nicht voll anzuziehen vermochte.

Als elektronisches Schaltelement kann, wie die F i g. 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 Viei'chichtdiode 12 in den nichtleitenden Zustand zurück. Während der nachfolgenden Halbwellen vermag sie, wenn der Anker des Elektromagneten angezogen ist, nicht mehr anzusprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!,Schaltungsanordnung zur Erregung eines Elektromagneten mit einem elektronischen Schalt- element, das von der Spannung an einem mit einer ' Erregerwicklung des Elektromagneten in Reihe geschalteten Widerstand steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement ein Thyristor (5), ein Triac oder eine Vierschichtdiode (12) ist, daß die Schaltungsanordnung mit Wechselspannung oder pulsierender Gleichspannung gespeist ist und daß die Steuerstrecke des elektronischen Schaltelements zu dem Widerstand (2) parallel geschaltet ist rs
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Elektromagneten mit einer Haltewicklung (1) und einer Anzugswicklung (6) der Widerstand (2) mit der Halten^;cklung (1) und die Schaltstrecke des Thyristors (5) oder des Triacs mit der Anzugswicklung (6) in Reihe geschaltet ist (F i g. 1).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Thyristors (5) mit dem einen Anschluß des Wider-Standes (2) über eine Zener-Diode (7) und mit dem anderen Anschluß des Widerstandes (2) über eine Reihenschaltung einer weiteren Zener-Diode (9) und eines Widerstandes (8) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Widerstand (2) ein Vorschaltwiderstand (11} .n Reihe geschaltet ist und daß die Schaltstre:ke des Thyristors (5) oder des Triacs zu der Reihenschaltung des Widerstandes (2) und des Vorschaltwiderstandes (11) parallel geschaltet ist (Fi g. 2).