DE2353396A1

DE2353396A1 - Schaltungsanordnung zum umschalten eines elektromagneten von dessen anzugsstrom auf einen haltestrom

Info

Publication number: DE2353396A1
Application number: DE19732353396
Authority: DE
Inventors: Heinzdieter Paals; Wilfried Dipl Ing Schulz; Friedrich Sparenberg
Original assignee: G Kromschroeder AG
Current assignee: Elster Kromschroeder GmbH
Priority date: 1973-10-25
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1975-05-07

Description

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G-o Eromschröder Aktiengesellschaft
D 45 Osnabrück, Jahnplatz 6

Schaltungsanordnung zum Umsehalten eines Elektromagneten von dessen Anzugsstrom auf einen Haltestrom

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnungzum Umschalten eines Elektromagneten, insbesondere Schaltmagneten, von einer Anzugserregung auf eine Halteerregung, "bei der im Erregerstromkreis ein elektronischer Schalter angeordnet ist.

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Mit Elektromagneten werden mechanische Stellglieder, wie Relais, Ventile u.s.w., betätigt· Zur Überwindung des verhältnismäßig großen Anzugsweges sind insbesondere beim Einsatz an Ventilen bei Beginn der Erregung wesentlich größere Kräfte aufzubringen als während der Halteperiode.

Aus diesem Grunde wurde in der DT-PS 700.609 ein Ventil mit einer Anzugswicklung und einer Haltewicklung (Eig.1) yorge- - ; schlagen, wobei erstere zur Inbetriebnahme des Ventils kurzzeitig anzuschalten ist. In der gleichen Patentschrift ist aber auch ein Ventil mit nur einer Spulenwicklung (S¹Ig₀2) beschrieben, der ein mitteis Schalter überbrückbarer Widerstand vorgeschaltet ist. Die hier noch manuelle Betätigung des Schalters erfolgte später in Abhängigkeit des Ankerweges (US-PS 1.14-2.852) oder der Anfangs stromauf nähme der Spule (OE-PS 208.465). Letztere zeigt auch den Einsatz von elektronischen Schaltern, aber auch in einer Variante die Verwendung einer Hilfsspannung als. Anzugshilfe.

Alle genannten Ausführungen befriedigen nicht. So vergrößert und verteuert die Hilfsanzugswicklung den Elektromagneten und eine Hilfsspannung, bei Verwendung von nur einer Erregerwicklung, steht in den seltensten Fällen zur Verfügung. Es bleibt also nur der Weg übrig, durch Vorschalten eines Widerstandes den Spulenstrom in Abhängigkeit eines Parameters zu Reduzieren» In den bisher "bekannten Einrichtungen wird ein Teil der Leistung im Vorwiderstand in Wärme umgesetzt, also nutzlos verbraucht, was um so mehr ins Gewicht fällt, wenn die Betriebsdauer, wie z.B. bei Ventilen, sehr lang sein kann.

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Es ist Aufgabe der Erfindung;, eine Schaltung für einen Elektromagneten mit nur einer für einen verminderten Haltestrom ausgelegten Erregerwicklung zu schaffen, "bei der eine Hilfsspannungsquelle oder elektrische Leistung in Wärme umsetzende Vorwiderstände in Wegfall kommen, also die vorgenannten Mangel vermieden werden, und bei der dennoch die Erregerwicklung mit einem erhöhten Anzugsstrom versorgt werden kann,, ■

Gemäß der Erfindung "besteht die Lösung darin, daß der elektronische Schalter Teil einer an sich "bekannten Phasenanschnittsteuerung ist und derart angeschaltet ist, daß er hei Beginn der Erregung voll durchschaltet und/danach in Abhängigkeit von einzelnen oder mehreren Parametern wie Zeit, Stromaufnahme der Magnetspule, Weg des Magnetankers oder Änderung der -Feldstärke des Magneten auf einen fest eingestellten Wert umgeschaltet wird, bei dem die jeweils in einer Richtung oder in beiden Richtungen ankommenden Halbwellen angeschnitten werden.

Es wird also der Vorwiderstand durch eine bisher als proportionale Steuerung bekannte Phasenanschnittsteuerung ersetzt, wobei diese nur in die beiden Betriebszustände "voll· geöffnet" und "teil geöffnet" schaltbar ist. : : ■ \

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen daß für die zum Anschnitt der Halbwellen erforderliche Phasenverschiebung ein Kondensator vorhanden und an die Steuerstrecke des elektronischen Schalters anschaltbar ist, oder daß zur erforderlichen

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Phasenverschiebung ein den Ladestrom des Kondensators verändernder Vorwiderstand vorhanden und einschaltbar ist, wobei im letzteren Fall der Kondensator an die Steuerstrecke des elektronischen Schalters fest angeschlossen sein muß, dessen kapazitiver Wert jedoch eine rechtzeitige Abgabe von Steuersignalen zur vollwelligen Öffnung des Schalters ergeben muß.

Diese Stromreduzierung ist jedoch nur bei Wechselstrom od'er halbperiodischem Gleichstrom möglich« Da aber der unterschiedliche Betrieb einer mit Gleichstrom versorgten Spule bessere Ergebnisse zeigt, wird ferner vorgeschlagen, daß der Spule des. Elektromagneten ein Brückengleichrichter vorgeschaltet

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung.erläutert. Es zeigt;

fig.i eine Schaltungsanordnung mit einem anschaltbaren Kondensator und

fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem einschaltbaren Vorwideretand.

.In der Fig. 1 ist eine Erregerwicklung 1 eines Elektromagneten über eine Brückenschaltung von Gleichrichterdioden 2,3*4- und 5, e.inmal mit einer Ketzklemme 6 und auf der anderen Seite über einen elektronischen Sehalter 7 mit einer Hetzklemme 8 verbunden. Der elektronisch« Schalter 7 ist hier als ein Tyristor dargestellt, dessen Steuerelektrode 9 mit einer aus einem Widerstand 10 und einer Trigger-Diode 11 bestehenden Steuerstreöke 12 verbunden igt. Die Steuerstrecke 12 ist zum Erhalt

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ORiGlNiAL IiMSPECTED - 5 -

der richtigen "Vorspannung an einen aus der Erregerwicklung 1, einem strombegrenzenden Widerstand 13 und zwei gegengerichteten Ze.nerdiod.en" 14 und 15 "bestehenden Spannungsteiler angeschlossen. Ein Kondensator 16, dessen eine Seite mit der Hetzklemme 8 verbunden ist, ist über einen Schalter 1? zwischen dem Widerstand 10 und der Trigger-Diode 11 mit der Steuerstrecke 12 verbindbar. Der Schalter 1?» der hier zum "besseren Verständnis als mechanischer Kontakt dargestellt ist und selbstverständlich ""auch; ein elektronischer Schalter sein kann, wird von einem als Block 18 bezeichneten Parameter, wie Zeit, Stromaufnahme der Hagnetspule, Weg des Magnetankers oder Änderung der Feldstärke, gesteuert. Dieser Block 18 soll zur Erläuterung einen Zeitgeb'er enthalten, der■; den Kontakt 1? nach einer vorgegebenen Zeit einschaltet und den Kondensator 16 mit der. Steuerstrecke. 12 verbindet.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Wird an die iretzklemmen 6- und 8 eineWechselspannung angelegt, so fließt ein. Strom über die Briiokenechaltung der Dioden 2 bis 5 durch die Spule zum elektronischen Schalter 7» gleichzeitig aber auch über die\-, Widerstand* 13 und 10 und: die Trigger-Diode 11 an die Steuerelektrode 9 &es Schalters 7, der nahezu unveizögert und voll durchschaltet und den Strom- ■ fluß für die Erregerwicklung 1 ermöglicht. DieBor Vorgang wiederholt sich in jeder' HalbweW*'· Die geringfügige Ver- · zögerung der Durchschaltung des elektronischen Schalters 7 wird durch die TBigg@r*»Diafi® 11 bestimmt, da diele erst bei · · einem bestimmten SehWöllwert auEanscMlteto' Dennoch ist dieser 'geringe Anschnitt $SdSrHaIbIiCeIIeZ-AsVvolles Durchsch&ltÄn .

anzusehen. Die Erregerwicklung 1 wird also von einem hohen Strom durchflossen und es wird ein starkes Magnetfeld er-"zeugt.
Gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung an die Hetzklemmen 6 und 8 begann im Block 18 ein Zeitschalter zu laufen, der z.B. nach 2 sek. den Schalter 17 betätigt und somit den Kondensator 16 mit der Steuerstrecke verbindet. Nun muß in jeder ankommenden Halbwelle erst die Spannung im Kondensator 16 bis zur Triggerspannung der Trigger-Diode 11 ansteigen, bevor der elektronische Schalter 7 über die Steuerelektrode 9 angesteuert wird. Es wird also nur noch ein wesentlich reduzierter Teil einer Halbwelle durchgelassen, d.h. der durch die Erregerwicklung 1 fließende Strom verringert. Dieser verringerte Haltestrom ist am Widerstand 10 einstellbar, also jeder Gegebenheit anpaßbar.

Eine Variante der Erfindung zeigt die Fig.2. Hier sind alle bereits in Fig.1 enthaltenen Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen versehen. In Abweichung ist jedoch der Kondensator 16 direkt mit der Steuerstrecke 12 verbunden und dafür

der Widerstand 10 durch einen als Ruhekontakt wirkenden .Schalter 19 anfangs überbrückt.

Die Wirkungsweise ist hier wie die der Schaltung nach Fig.1, jedoch mit dem Unterschied, daß der Kondensator 16 bei Erregungsbeginn wegen des durch den Schalter 19 überbrückten Widerstandes 10 nur über den kleinen Widerstand 13« also schnell aufgeladen wird, wodurch kaum eine Tersögerung am elektronischen Schaltejr 7 auftritt. Wenn aber nach der vorgegebenen Zeit der

ι Schalter 19 öffnet₉ erfolgt das Aufladen auch· über den Wider-

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stand 10, also verzögert, Wodurch im elektronischen Schalter ein Phasenanschnitt hervorgerufen wird.

Es ist im Rahmen der Erfindung, wenn der elektronische Schalter 7 ein Tyristor ist oder aus anderen Schalttransistoren "besteht, wenn nur damit ein Phasenanschnitt mit geringer Yerlustleistung möglich ist»

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Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zum Umschalten eines Elektromagneten, insbesondere Schaltmagneten, von einer Anzugserregung auf eine Halteerregung, bei der im Erregerstromkreis ein elektronischer Schalter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (7) Teil einer an sich bekannten Phasenanschnittsteuerung ist und derart angeschaltet ist, daß er bei Beginn der Erregung voll durchschaltet und danach in Abhängigkeit von einzelnen. oder mehreren Parametern wie Zeit, Stromaufnahme der Magnetspule, Weg des Magnetankers oder Jindenrag. der Feldstärke des Magneten auf einen fest eingestellten Wert umgeschaltet wird, bei dem die jeweils in einer Richtung oder in beiden Richtungen ankommenden Halbwellen angeschnitten werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die zum Anschnitt der Halbwellen erforderliche Phasenverschiebung ein Kondensator (16) vorhanden und an die Steuerstrecke (12) des elektronischen Schalters (7) anschaltbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, unter Verwendung eines an die Steuerstrecke des elektronischen Schalters angeschlossenen, die Steuersignale zur vollwelligen Öffnung des Schalters abgebenden Kondensators, dadurch gekennzeichnet, daß zur erforderlichen Phasenverschiebung ein den Ladestrom des Kondensators (16) verändernder ITorwiderstand (10) vorhanden und einschaltbar ist,

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4-, Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da d u r c hg e k en η ζ ei c hn e t, daß der Erregerwicklung (1) des Elektromagneten ein Brückengleichrichter vorgeschaltet ist. ;

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