DE2420262A1 - Schaltung einer erregerspule fuer schuetze oder relais fuer gleichstrombetrieb - Google Patents

Description

BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH.
Nürnberg

BE l6

Schaltung einer Erregerspule für Schütze oder Relais für Gleichstrombetrieb

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung an einer Erregerspule für Schütze oder Relais, die mit Gleichstrom betrieben werden und deren Energieverbrauch in der Haltephase klein gehalten werden soll.

Beim Betrieb von Schützen oder Relais mit Gleichstrom, wie dieses insbesondere in Batteriefahrzeugen der Fall ist, tritt eine Reihe von Problemen auf. Aus preislichen, räumlichen und gewichtsmäßigen*sind die Spulen der Schütze oder Relais gewöhnlich unterdimensioniert derart, daß sie kurzzeitig eine gewisse Überlast, die zum Anziehen erforderlich ist, tragen können. Dadurch werden diese Bauelemente in erhöhtem Maße temperaturempfindlich. Weiterhin steht beim Batteriebetrieb Energie nicht im beliebigen Umfang zur Verfügung, sondern die in der Batterie gespeicherte Energie muß wirtschaftlich, vorzugsweise für den eigentlichen Antrieb verbraucht werden. Die sowohl beim Anziehen als auch beim Halten in den Spulen auftretende Verlustwärme muß abgeführt werden, um die Schaltelemente nicht zu überhitzen. Damit ergibt sich das weitere Problem, daß benachbarte Halbleiterbauelemente, die von Natur aus wärmeempfindlich sind, vor Überhitzung geschützt werden müssen. Man hat dieses Problem bisher da-

* Gründen

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durch gelöst, daß man an dem Schütz bzw. Relais einen Hilfskontakt vorgesehen hat, der nicht nur einen räumlichen und preislichen Aufwand mit sich brachte, sondern auch ggf. zu schnell funktionierte, ohne das volle Anziehen des Schützes abzuwarten. Dieser Hilfskontakt hatte die Aufgabe, einen Vorschaltwiderstand vor die Spule zu legen, der den Haltestrom auf einen kleinen ¥ert herabsetzte, aber auch seinerseits zur Verlustleistung beitrug.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, den Verbrauch elektrischer Energie in der Haltephase von mit Gleichstrom betriebenen Schützen oder Relais klein zu halten und zugleich die Wärmeentwicklung in der Schaltung zum Schutz der Halbleiterbauelemente zu verhindern.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Schaltung einer Erregerspule für Schütze oder Relais für Gleichstrombetrieb. Die Erfindung wird darin gesehen, daß in der Haltephase die Speisespannung über einen elektronischen kontaktlosen Schalter oder Transistor impulsweise an die Erregerspule gelegt wird.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist darin zu sehen, daß durch den Impulsbetrieb die Belastung der Spannungsquelle für die Speisespannung in der Haltephase stark vermindert wird. Zugleich mit dem verminderten Stromverbrauch tritt eine geringere Wärmeentwicklung insbesondere an den stromdurchflossenen Widerständen der Schaltung auf. Dies führt zu dem weiteren Vorteil, daß eine Reihe von Bauelementen kleiner dimensioniert werden kann und damit eine räumliche und eine Kosteneinsparung eintritt.

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In Weiterbildung der Erfindung wird die Frequenz und / oder die Dauer der Impulse in Abhängigkeit vom Haltestrom geregelt. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß der Haltestrom einen Meßwiderstand durchfließt und die über diesen Widerstand abfallende Spannung als Maß für den durch die Impulse geschalteten Haltestrom dient.

In der Anzugsphase ist es von besonderem Vorteil, den Impulsgeber für die Laufzeit eines RC-Gliedes oder in Abhängigkeit vom Stromverlauf in der Anzugsphase zu überbrücken, so daß der Impulsgeber in der Anzugsphase nicht wirksam wird und der Anzug schnell und sicher durchgeführt werden kann. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß bei Verwendung eines Meßwiderstandes zur Regelung der Frequenz und / oder Dauer der Impulse die Überbrückung des Impulsgebers durch Kurzschließen des Meßwiderstandes erfolgt. Es ist dies die einfachste Art, für die Dauer der Anzugsphase der Erregerspule den vollen Strom zuzuführen.

Bei Schaltungen mit einem höheren Erregerstrom und bei denen ebenfalls ein Meßwiderstand zur Regelung der Impulse vorgesehen ist, ist es von besonderem Vorteil, parallel zum Meßwiderstand eine Diode in Flußrichtung zu schalten und in der Anzugsphase die am Meßwiderstand abzugreifende Spannung kurzzuschließen.

Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele einer Schaltung nach der Lehre der Erfindung.

Sobald in der Figur 1 der Schalter 1 geschlossen wird, ist der Transistor 2, der hier das Anlegen der Speise-

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spannung im Inipulsbetrieb übernimmt, leitend geschaltet. Gleichzeitig wird das RC-Glied 3, 4 aufgeladen. Der Ladestrom dieses RC-Gliedes hält den Transistor leitend, so daß der Meßwiderstand 6 kurzgeschlossen ist. Somit fließt über die Transistoren 2 und 5 der volle Erregerstrom für die Spule 7. Die Laufzeit des RC-Gliedes 3> 4 ist so bemessen, daß das Schütz voll anziehen kann. Sobald das RC-Glied 3, 4 voll aufgeladen ist, schaltet der Transistor 5 nicht leitend, und die am Widerstand 6 durch den Betriebsstrom abfallende Meßspannung wird dem Schaltverstärker 8 zugeführt, der im wesentlichen aus einem Schmitt-Trigger besteht. Bei Erreichen eines bestimmten Spannungsabfalls am Widerstand 6 wird über den Schmitt-Trigger der Transistor 2 nicht leitend geschaltet. Damit ist der Erregerstrom unterbrochen. Die in der Erregerspule magnetisch gespeicherte Energie wird über den Widerstand und die Diode 9 entladen. Sobald der Spannungsabfall über dem Widerstand 6 einen gewissen Minimalwert erreicht hat, läuft der Schmitt-Trigger wieder an und schaltet den Transistor 2 leitend. Dieses Spiel wiederholt sich dann.

Bei der Ausführungsform nach der Figur 2 läuft beim Einschalten des Schalters 10 zunächst entsprechend das gleiche Spiel ab wie bei Figur 1. Hier wird der Transistor 11 mittelbar über den Transistor 12 in einer Darlington-Schaltung geschaltet. Auch das Anwerfen des Schmitt-Triggers 15 erfolgt auf dieselbe Weise wie in Figur 1. Das RC-Glied 13, l4 hat die gleiche Funktion wie das RC-Glied ^}, k ±n Figur 1. Der wesentliche Unterschied dieser Schaltung gegenüber der in Figur 1 dargestellten besteht darin, daß

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über die Schützenspule l6 ein erheblich stärkerer Strom fließen kann. Dies hat zur Folge, daß auch der Spannungsabfall über dem Widerstand 17 höher ist. Um nun in der Anzugsphase den Transistor l8 nicht stärker zu belasten; als unbedingt erforderlich, ist ein hochohmiger Widerstand 20 vorgesehen. Die Diode 19 dient dazu, den stärkeren Strom, der durch die Schützenspule 16 fließt, zu führen, so daß der Spannungsabfall am Widerstand 17 praktisch auf die Schieusenspannung der Diode 19 beschränkt wird.

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Claims (5)

1. BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH.
   Nürnberg

   BE 16

   Patentansprüche

   ΐΛ Schaltung einer Erregerspule für Schütze oder Relais für Gleichstrombetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß in der Haltephase die Speisespannung über einen elektronischen kontaktlosen Schalter oder einen Transistor (5, 18) impulsweise an die Erregerspule (7, l6) gelegt wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenz und / oder Dauer der Impulse in Abhängigkeit vom Haltestrom, z.B. gemessen am Spannungsabfall über einen Meßwiderstand (6, I7) geregelt sind.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anzugsphase der Impulsgeber für die Laufzeit eines RC-Gliedes (3,4 / 13,l4) oder in Abhängigkeit vom Stromverlauf in der Anzugsphase überbrückt wird.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3 mit einem Meß widerstand zur Regelung der Frequenz und / oder Dauer der Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung des Impulsgebers (8, 15) durch Kurzschließen des Meßwiderstandes (6, 17) erfolgt.

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5. 5. Schaltung nach Anspruch 2 mit einem Meßwiderstand zur Regelung der Frequenz und / oder Dauer der Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum
   Meßwiderstand (6) eine Diode (9) in Flußrichtung
   geschaltet ist und in der Anzugsphase die am Meßwiderstand abzugreifende Spannung kurzgeschlossen wird.

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