DE2545878A1 - Schaltungsvorrichtung zur ansteuerung eines wechselstrombetaetigten magneten mit gleichstrom - Google Patents

Schaltungsvorrichtung zur ansteuerung eines wechselstrombetaetigten magneten mit gleichstrom

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DE2545878A1
DE2545878A1 DE19752545878 DE2545878A DE2545878A1 DE 2545878 A1 DE2545878 A1 DE 2545878A1 DE 19752545878 DE19752545878 DE 19752545878 DE 2545878 A DE2545878 A DE 2545878A DE 2545878 A1 DE2545878 A1 DE 2545878A1
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DE
Germany
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magnet
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rectifier
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DE19752545878
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Gerhard Dr Haas
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
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    • H01F7/10Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures specially adapted for alternating current
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    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1838Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current by switching-in or -out impedance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • "Schaltungsvorrichtung zur Ansteuerung eines wechselstrom-
  • betätigten Magneten mit Gleichstrom" Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsvorrichtung zur Ansteuerung eines Wechselstrombetätigungsmagneten mit Gleichstrom unter Zuhilfenahme eines Hilfsschalters, der beim Einschalten der Magnetspule einen Widerstand überbrückt und zeitverzögert abfällt. Die Erfindung dient dabei insbesondere der Beseitigung von Netzbrummgeräuschen netzbetriebener Betätigungsmagneten, z. B. Schützen für Motoren oder Heizungen, Magnetventile und dergl..
  • Derartige Wechselstrommagnete brummen in eingeschaltetem Zustand mehr oder weniger laut mit 100 Hz. Dieses Netzbrummen wird vor allem im Laufe der Betriebsdauer immer lauter, in dem Maße nämlich, wie sich die Stirnflächen von Magnetanker und Magnetjoch unter Einwirkung der Atmosphäre mit Fremdschichten überziehen. Beim Einsatz solcher Magnete in unmittelbarer Nähe des Menschen am Arbeitsplatz oder in der Wohnung bedeutet dieses 100 Hz-Brummen häufig eine unerträgliche Störung. Für derartige Anwendungen empfehlen daher die Hersteller von Betätigungsmagneten die Ansteuerung mit Gleichstrom.
  • Beim Gleichstrombetrieb tritt jedoch folgendes Problem auf: Wegen des im allgemeinen großen Luftspaltes beim Betätigungsmagneten ist zum Anzug des Ankers eine wesentlich höhere Ampere-Windungszahl erforderlich als zum Halten (etwa die dreifache). Infolge des verhältnismäßig geringen induktiven Widerstandes beim geöffneten Anker und dem verhältnismäßig großen induktiven Widerstand beim geschlossenen Anker läßt sich diese Bedingung bei Wechselstrombetätigung selbsttätig erfüllen.
  • Grundsätzlich könnte man die Magnete so bemessen, daß bei Gleichstrombetrieb die Erregerspule den hohen Anzugs strom auch im Dauerbetrieb aushält; derartige Sonderanfertigungen bedingen jedoch große Spulen und hohe Verlustleistungen im eingeschalteten Zustand.
  • Um serienmäßig Wechselstrommagnete mit Gleichstrom betreiben zu können, wird heute folgendermaßen vorgegangen: Beim angezogenen Anker liegt in Reihe zur Erregerspule ein Ohm'scher Widerstand, dessen Größe so bemessen wird, daß bei der zur Verfügung stehenden Gleichspannung der erforderliche Haltestrom fließt. Durch einen zusätzlichen Ruhekontakt eines Hilfsschalters wird dieser Vorwiderstand bei nicht betätigtem Magneten überbrückt, so daß beim Einschalten zunächst ein hoher Anzugsstrom fließt. Damit dieser erhöhte Erregerstrom den Anker ausreichend beschleunigen kann, muß dieser Ruhekontakt "spät öffnend" sein. Solche spät öffnenden Ruhekontakte sind z. B. bei vielen Wechselstromschützen als Hilf skontakte vorhanden.
  • Dieser Gleichstrombetrieb von üblichen Wechselstrommagneten hat jedoch zwei beträchtliche Nachteile: a) Ein Vielfaches der zum Halten des Ankers erforderlichen Energie wird am Widerstand verbraucht; neben diesem unnötigen Energieverlust tritt hierbei auch das Problem auf, die anfallende Wärme abzuführen.
  • b) Der Ruhekontakt muß Gleichspannung schalten, was seiner Lebensdauer sehr abträglich ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wechselstrommagneten bei Schonung der Kontakte des Hilfsschalters und Vermeidung von Verlusten in einem Vorwiderstand mit Gleichstrom anzusteuern.
  • Die gestellte Aufgabe ist bei einer Schaltungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorwiderstand eine in einem Wechselstrom-Ansteuerungskreis liegende Kapazität ist und daß in dem Wechselstrom-Ansteuerungskreis ein Gleichrichter vorgesehen ist, in dessen Gleichstromkreis die Magnetspule geschaltet ist.
  • Durch die Verwendung einer Kapazität als Vorwiderstand werden in dem Vorwiderstand praktisch keine Verluste auftreten. Damit ist das Wärmeproblem gelöst. Da außerdem das Schalten im Wechselstrombetreich vorgenommen wird, werden die Schaltkontakte des Hilfsschalters nicht unnötig belastet. Auch die Schonung der Kontakte des Hilfsschalters ist damit gewährleistet.
  • Wenn die Schaltungsvorrichtung bei Schützen angewendet wird, dann wird man sich vorteilhafterweise der in den Schützen vorgesehenen Hilfsschalter bedienen. Es gibt aber auch Fälle, wo beispielsweise kein Hilfsschalter in den Aufbau eines Schaltaggregates eingesetzt ist. Es sei hier beispielsweise an Magnetventile gedacht. Um auch bei diesen Schaltvorrichtungen mit geringen Ansteuerungsverlusten und unter Schonung der Kontakte des Hilfsschalters arbeiten zu können, wird in vorteilhafter Weise so vorgegangen, daß die Kontakte des Hilfsschalters die Schaltkontakte eines Relais sind, dessen Spule mit einer Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand in Reihe in den Gleichstromkreis eines zusätzlichen Gleichrichters gelegt ist.
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Schaltungsvorrichtung nach der Erfindung zur Ansteuerung eines Wechselstrombetätigungsmagneten unter Verwendung eines mit Zeitverzögerung arbeitenden, in das Schaltaggregat eingesetzten Hilfsschalters, Fig. 2 die Schaltungsvorrichtung mit einem stromgesteuert abfallenden Hilfsschalter.
  • In einem am Netz liegenden Wechselstromkreis 3 liegen ein Gleichrichter B und ein Vorschaltkondensator C1. Der Vorschaltkondensator C1 ist so bemessen, daß im Gleichstromkreis 5 (hinter dem Gleichrichter B) in der Magnetspule 7 des Magneten M der erforderliche Haltestrom fließt, wenn der Anker angezogen ist. Während dieser Zeit ist der Ruhekontakt Kr geöffnet. Ist der Magnet M ausgeschaltet, wobei sowohl der Gleichstrom- 5 als auch der Wechselstromkreis 3 stromlos sind, dann ist der Ruhekontakt Kr geschlossen. Wird die Schaltungsvorrichtung nun durch das Anlegen an das Netz unter Spannung gesetzt, dann liegt der Gleichrichter B zunächst nahezu an voller Netzspannung, weil der Kondensator C1 über den Schalter Kr überbrückt ist. In dem Uberbrückungsstromkreis 9 liegt in Reihe mit dem Ruhekontakt Kr noch ein Ohm'scher Widerstand R, der die im Einschaltaugenblick an den Gleichrichter B angelegte Netzspannung ein wenig reduziert. An dem Gleichrichter B liegt aber dennoch etwa die dreifache Betriebsspannung der Spule 7. Die Aufgabe des kleinen Widerstandes R ist es, die zu hohe Kontaktbelastung beim Abschalten des Magneten (Entladung von C1? zu vermeiden.
  • In extremen Fällen, in denen die vom Brückengleichrichter B gelieferte pulsierende Gleichspannung noch ein Restbrummen ergeben sollte, kann durch einen Kondensator C2, der parallel zur Magnetspule 7 geschaltet wird, noch weiter gesiebt werden.
  • Bei dieser Schaltung entspricht der Leistungsverlust im an gezogenen Zustand des Magneten M nur der Halteleistung des Magneten, und der Hilfskontakt Kr wird mit Wechselspannung geschaltet. Darüber hinaus bietet die Schaltung noch den Vorteil, daß durch die Reihenschaltung des Kondensators cl der cos 4P des Netzes verbessert wird. Als weiterer Vorteil ergibt sich noch, daß bei gegebenen Spulendaten die Anpassung an verschiedene, zur Verfügung stehende Wechselspannungen einfacher ist. s Bei der Schaltungsvorrichtung nach Fig. 2 sind ebenso wie bei der Schaltungsvorrichtung nach Fig. 1 der Wechselstromkreis 7, der Gleichrichter B und der Gleichstromkreis 5 vorgesehen. Im Wechselstromkreis 3 liegt der Kondensator C1, , über den der Haltestrom für den Magneten M im Gleichstromkreis 5 fließt. Der Kondensator C1 ist in diesem Fall überbrückt mittels einer Leitung 9', in der sich in Reihenschaltung ein Arbeitskontakt Ka des Relais Re und ein Widerstand R befinden. Parallel zu dem Gleichrichter B liegt ein Gleichrichter B2, in dessen Gleichstromkreis 11 sich in Reihenschaltung die Spule 13 des Relais Re und eine Reihenschaltung aus dem Widerstand R2 und einem Kondensator C3 befinden. Nach dem Einschalten der Netzspannung fließt zunächst aus dem Gleichrichter B2 über das Relais Re der Ladestrom für den Kondensator C3. Damit wird der Arbeitskontakt K geschlossen, und der Gleichrichter B für den a Magneten M liegt an voller Netzspannung, abgesehen von dem Spannungsverlust an dem kleinen Widerstand R. Die Zeitkonstante des Kreises C3/Re wird so bemessen, daß das Relais Re wieder abfällt, wenn der Anker des Betätigungsmagneten M angezogen ist. Der Widerstand R2 dient dann zur Entladung von C2.
  • Patentansprüche:

Claims (3)

  1. Patentanspritche: Schaltungsvorrichtung zur Ansteuerung eines Wechselstrombetätigungsmagneten mit Gleichstrom unter Zuhilfenahme eines Hilfsschalters, der beim Einschalten der Magnetspule einen Widerstand überbrUckt und zeitverzögert abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand eine in einem Wechselstrom-Ansteuerungskreis (3) liegende Kapazität (C1) ist und daß in dem Wechselstrom-Änsteuerungskreis (3) ein Gleichrichter (B) vorgesehen ist, in dessen Gleichstromkreis (5) die Magnetspule (7) geschaltet ist.
  2. 2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorwiderstand (n) mit dem Ruhekontakt des Hilfsschalters in Reihe geschaltet ist.
  3. 3. Schaltungsvorrichtung nach den AnsprUchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Hilfsschalters die Schaltkontakte (Ka) eines Relais (Re) sind, dessen Spule (13) mit einer Parallelschaltung aus einem Kondensator (c3) und einem Widerstand (R) in Reihe in den Gleichstromkreis (11) eines zusätzlichen Gleichrichters (B2) gelegt ist.
DE19752545878 1975-10-14 1975-10-14 Schaltungsvorrichtung zur ansteuerung eines wechselstrombetaetigten magneten mit gleichstrom Pending DE2545878A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0311998A1 (de) * 1987-10-13 1989-04-19 Antonio Faccini Schaltung zur pulsbetriebenen Erregung von Elektromagneten mit Rückschluss, und von einer solchen Schaltung erregte Elektromagnete

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0311998A1 (de) * 1987-10-13 1989-04-19 Antonio Faccini Schaltung zur pulsbetriebenen Erregung von Elektromagneten mit Rückschluss, und von einer solchen Schaltung erregte Elektromagnete

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