DE2643597C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagneten eines Richtungsventils - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagneten eines Richtungsventils, die zum Gleichrichten von Wechselstrom und zum Einstellen des Gleichstroms bei der Anlage an zwei wechselweise erregbare Elektromagnete zur Betätigung des Richtungsventils dient.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der Zeitschrift »ölhydraulik und Pneumatik«, Bd. H, 1967, Nr. 4, S. 131 bis 136 bekannt

Elektromagnete werden vielfach zur Betätigung von Ventilen in deren Längsrichtung benutzt, und zwar begünstigt durch die Leichtigkeit, mit der diese Richtungs- oder Wegeventile durch einen einfachen, von Hand oder automatisch betätigten Ein-Aus-Schalter gesteuert werden können. Wenn als Betriebsspannungsquelle Wechselstrom verwendet wird, stellen sich einige Nachteile ein, da entweder große und wirkungsgradmäßig schlechte Wechselstrommagnete benötigt werden, wenn aber die kleineren Gleichstrom-Magnete zum Einsatz gelangen, werden eine Anzugsspule und eine Haitespule sowie ein mechanischer Schalter benötigt, der die Anzugsspule ausschaltet wenn der Elektromagnet angezogen hat Während beide Systeme den Vorteil der leichten Steuerbarkeit besitzen, wird dieser jedoch auf Kosten des Wirkungsgrades, der Erzeugung von Wärme, verminderter Zuverlässigkeit kurzer Betriebs-Lebensdauer und vergleichsweise hoher Kosten erzielt

Bei Elektromagnetventilen kann zwischen Dauerkontakt- und Impulssteuerung unterschieden werden, vgl. auch »ölhydraulik und Pneumatik«, Band 11,1967, Nr. 4, Seiten 131 bis 136. Bei der Impulssteuerung steht die Erregerspule nur so lange unter Strom, bis der Magnetanker aus der Ruhelage in eine Arbeitslage gelangt ist In dieser wird er mechanisch gehalten. Erst ein zweiter oder in der Phase geänderter Impuls unterbricht diesen Zustand und läßt den Magnetanker wieder in die Ruhestellung gehen. Nachteilig an der Impulssteuerung ist also die Notwendigkeit der mechanischen Verriegelung.

Aus der GB-PS 9 68 320 ist eine Versorgungsschaltung für einen Elektromagneten bekannt die zwei steuerbare Silizium-Gleichrichter und zwei Dioden aufweist, die in einer Brückenschaltung zur Lieferung eines Vollweg-gleichgerichteten Stroms an den Elektromagneten angeordnet sind. Bei dem Elektromagneten handelt es sich um die Feldwicklung eines Generators oder Motors, der verhältnismäßig rasch auf einen neuen Erregungszustand gebracht werden soll. Eine Anpassung an die besonderen Verhältnisse der Elektromagnete zur Betätigung eines Richtungs- oder Wegeventils liegt somit nicht vor.

Aus der DE-AS 16 13 145 ist eine Stromversorgungsschaltung für einen Elektromagneten mit einem steuerbaren Silizium-Gleichrichter bekannt, die eine Triggerschaltung aufweist, die eine erste, zur Steuerung des Anzugsstroms dienende Steuerschaltung aufweist, die früh in der Wechselstromperiode Trigger-Impulse an die Stromversorgungsschaltung liefert, und eine zweite, zur Steuerung des Haltestroms dienende Steuerschaltung aufweist, die spät in der Wechselstromperiode Trigger-Impulse an die Stromversorgungsschaltung liefert Es wird also nur eine Wicklung eines Gleichstrom-Zugmagneten durch die Schaltungsanordnung gespeist, nicht etwa zwei, so daß das Problem der Steuerung eines Richtungs- oder Wegeventils durch zwei wechselweise erregbare Elektromagnete zu lösen bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Gleichrichten von Wechselstrom und Einstellen des Gleichstroms zu schaffen, die für zwei wechselweise erregbare Elektromagnete zur Betätigung eines Richtungs- oder Wegeventils geeignet ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst,

daß für jeden Elektromagneten eine Stromversorgungsschaltung mit jeweils zwei steuerbaren Silizium-Gleichrichtern und zwei Dioden vorgesehen ist, die in einer Brückenschaltung zur Lieferung eines

Vollweg-gleichgerichteten Stroms an den Elektromagneten angeordnet sind, daß eine beider: Stromversorgungsschaltungen gemeinsame Trigger-Schaltung vorgesehen ist, die an jede Stromversorgungsschaltung an der Brückenhälfte mit den steuerbaren Gleichrichtern angekoppelt ist und die eine erste, zur Steuerung des Anzugsstroms dienende Steuerschaltung mit DIAC aufweist, die früh in der Wechselstrompenode Trigger-Impulse an die Stromversorgungsschaltungen liefert, und die eine zweite, zur Steuerung des Haltestroms dienende Steuerschaltung mit DIAC aufweist, die spät in der Wechselstromperiode Trigger-Impulse an die StromversorguTjgsschaltungen liefert, daß die Trigger-Schaltung eine Zeitschaltung mit einem Transistor aufweist, welche die erste Steuerschaltung abschaltet und die zweite Steuerschaltung wirksam werden läßt, wenn der Transistor der Zeitschaltung ir den leitenden Zustand geführt ist und weiche eine Verzögerungsschaltung aufweist, durch die der Transistor verzögert in den leitenden Zustand überführbar ist, daß die Zeitschaltung an die Stromversorgungsschaltungen über entgegengesetzt gepolte Dioden angeschlossen ist, und daß die Erregung einer Stromversorgungsschaltung zur Erregung der Zeitschaltung führt, ohne daß die andere Stromversorgungsschaltung erregt ist.

Bei der neuen Schaltungsanordnung werden Halbleiterbauteile verwendet, und es wird ein erhöhter Wirkungsgrad, eine größere Zuverlässigkeit und Lebensdauer bei kompakter und wenig aufwendiger Bauweise erzielt

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Elektromagnet-Steuerschaltung mit Halbleiterbauteilen zur Steuerung zweier Elektromagnete gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Anwendung der Schaltung nach F i g. 1.

Es wird zuerst Bezug aut I 1 g. 2 genommen, in welcher zwei Spulen A und B auf beiden Seiten eines Richtungsventils 10 dargestellt sind, welches über Federn zentriert und durch die Spulen A und B gesteuert wird. Anzeigelampen 12 und 14 können vorgesehen wurden, um anzuzeigen, welcher Magnet erregt ist. Jeder Elektromagnet besitzt eine eigene Stromversorgung, die von Wechselstromleitungen L 1 bzw. L 2 über Wählschalter 16 bzw. 18 gespeist werden. Die Schalter können entweder von Hand oder automatisch betätigt werden und können ^ine elektrisehe oder mechanische Verriegelung aufweisen, um die gleichzeitige Erregung beider Stromversorgungsschaltungen auszuschließen. Die Stromversorgungsschaltung für den Elektromagneten A weist eine Brücke für die Wechselstromzuführung, bestehend aus Dioden DIl und D12 sowie gesteuerte Silizium-Gleicnrichter SCR 1 und SCR 2 auf (F i g. 1 oben). Der Ausgangsstrom der Brücke wird der Spule A über steckerähnliche Verbindungen A 3 bzw. A 4 sowie einem Nebenschlußwiderstand R 5 zugeführt. Zur Zündung der gesteuerten b~> Gleichrichter SCR 1 bzw. SCR 2 ist im jeweiligen Zündkreis eine Spule Tl eines Koppeltransformators vorgesehen, die jeweils über einen Widerstand R 1 bzw. R 2 an der jeweiligen Steuerelektrode anliegt Die Stromversorgungsschaltung für den Elektromagneten B entspricht derjenigen für den Elektromagneten A, jedoch werden die Bezugszeichen D 9, DlO, SCR 3, SCR4,R6,B3,B4,R3,R4, Γ3 verwendet

Die zweite Spule T2 des Koppeltransformators gehört einer Trigger-Schaltung an, deren erster Sü omanschluß zu der Wechselstromquelle über jeweilige Diodenpaare Dl, D 2 bzw. D 6, D 7 und Verbindungsleitungen 20 und 22 erfolgt Der andere Stromanschluß 24 der Trigger-Schaltung führt über Dioden £>5 und D 8 zu den jeweiligen Stromversorgungsschaltungen im Bereich der mit Dioden gebildeten Brückenhälfte. Wenn also eine Stromversorgungsschaltung erregt ist dann erhält die Trigger-Schaltung über diese den Versorgungsstrom, jedoch kann kein Strom zu der jeweilig anderen Stromversorgungsschaltung fließen.

Die Trigger-Schaltung besteht aus zwei Auslöseschaltungen, welche die Spule T2 des Koppeltransformators versorgen, der mit den Spulen TX und Γ3 der Stromversorgungsschaltungen induktiv gekoppelt ist Die erste Auslöseschaltung weist einen Widerstand R12, einen Kondensator C2 und ein DIAC 1 auf, deren Widerstands- bzw. Kapazitätswerte so gewählt sind, daß ein Trigger-Impuls früh in jedem gleichgerichteten Wechselstromzyklus abgegeben wird. Eine zweite Auslöseschaltung weist Widerstände R13 und R14 sowie Kondensatoren C3 und C4 und einen DIAC 2 mit solchen Werten der Bauteile auf, daß die Trigger-Impulse an die Spule T2 erst im spaten Teil jedes gleichgerichteten Wechselstromzyklus geliefert werden.

Um die erste Auslöseschaltung nach einer gewissen Zeit abzuschalten, ist eine Zeitschaltung mit einem Transistor Q1, einer Diode D3, Widerstanden RS, R9, RiO und All, einem Kondensator CX und einem bilateral steuerbaren Silizium-Schalter SBS1 vorgesehen. Ein Widerstand R 7 und eine Diode D 4 bilden einen Entladungsweg für den Kondensator CA während der Stromperioden.

Wenn im Betneb einer der mechanischen Schalter 16, 18 geschlossen ist beispielsweise der Schalter 16, wird die Stromversorgungsschaltung für den Elektromagneten A erregt und die Trigger-Schaltung wird über die Diode D1 oder D2bzw. DIl oder D12und D5 erregt. Die Diode D 8 sperrt den Strom zu der Stromversor gung des Elektromagneten B. Die erste Auslöseschaltung zur Steuerung des DIAC 1 zündet diesen früh in der Wechselstromperiode, und sendet einen Trigger-Impuls über die Transformatorspule T2 aus, der mit der Spule Π zur Zündung des jeweiligen steuerbaren Silizium-Gleichrichters SCR 1 bzw. SCR 2 empfangen wird. Daher wird ein voll gleichgerichteter Strom mit im wesentlichen Netzspannung an der Spule A erhalten.

Da die Zeitschaltung ebenfalls erregt wird, lädt sich der Kondensator CX über den Widerstand RS auf, bis die Spannung hoch genug ist, den zweiseitig steuerbaren Schalter SBS1 zu zünden, wodurch der Transistor Q X in den leitenden Zustand überführt wird, wodurch wiederum der Kondensator C 2 überbrückt wird und das die erste Auslöseschaltung steuernde DIAC 1 gesperrt wird. Dadurch wird der Anzugsstrom des Elektromagneten A, welcher eine hohe Spannung aufweist, abgeschaltet und danach fließt ein Haltestrom niedriger Spannung so lange, wie der Schalter 16 geschlossen bleibt.

Dieser Haltestrom niedriger Spannung wird von der zweiten Auslöseschaltung geliefert, zu welcher der

Widerstand R 13 gehört, über den die Kondensatoren C3 und C4 geladen werden, bis die Spannung die Zündspannung für den DIAC 2 erreicht, was spät in der Stromperiode eintritt. Auf diese Weise werden die jeweiligen gesteuerten Gleichrichter SCR spät im Zyklus gezündet und liefern nur eine niedrige Spannung für Haltezwecke an die Spule A.

Die Wirkungsweise zur Erregung des Elektromagneten B entspricht dem des Elektromagneten A, mit dem Unterschied, daß statt des Schalters 16 der Schalter !S zu betätigen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung von Elektromagneten eines Richtungsventils, die zum Gleichrichten von Wechselstrom und zum Einstellen des Gleichstroms bei der Anlage an zwei wechselweise erregbare Elektromagnete zur Betätigung des Richtungsventils dient, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Elektromagneten (A, B) eine Stromversorgungssohaltung mit jeweils zwei steuerbaren Silizium-Gleichrichtern (SCRi, SCR2 bzw. SCR3, SCR4) und zwei Dioden (DU, D12 bzw. D 9, DiO) vorgesehen ist, die in einer Brückenschaltung zur Lieferung eines Vollweggleichgerichteten Stroms an den Elektromagneten angeordnet sind, daß eine beiden Stromversorgungsschaltungen gemeinsame Trigger-Schaltung vorgesehen ist, die an jede Stromversorgungsschaltung an der Brückenhälfte mit den steuerbaren Silizium-Gleichrichtern angekoppelt ist und die eine erste, zur Steuerung des Anzugstroms dienende Steuerschaltung mit DIAC (1) aufweist, die früh in der Wechselstromperiode Trigger-Impulse an die Stromversorgungsschaltungen liefert, und die eine zweite, zur Steuerung des Haltestroms dienende Steuerschaltung mit DIAC (2) aufweist, die spät in der Wechselstromperiode Trigger-Impulse an die Stromversorgungsschaltung liefert, daß die Triggerschaltung eine Zeitschaltung mit einem Transistor (Qi) aufweist, welche die erste Steuerschaltung abschaltet und die zweite Steuerschaltung wirksam werden läßt, wenn der Transistor (Qi) der Zeitschaltung in den leitenden Zustand geführt ist, und welche eine Verzögerungsschaltung aufweist, durch die der Transistor (Qi) verzögert in den leitenden Zustand überführbar ist, daß die Zeitschaltung an die Stromversorgungsschaltungen über entgegengesetzt gepolte Dioden (D 1, D2 bzw. D 6, Dl und D5, DS) angeschlossen ist, und daß die Erregung einer Stromversorgungsschaltung zur Erregung der Zeitschaltung führt, ohne daß die andere Stromversorgungsschaltung erregt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trigger-Schaltung an beide Stromversorgungsschaltungen über einen Transformator angekoppelt ist, der drei Wicklungen (Ti, T2, T3) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung einen bilateral steuerbaren Silizium-Schal- ter (SBSi) und ein Widerstand-Kondensator-Netzwerk zur Lieferung einer verzögerten Spannung an den bilateral steuerbaren Silizium-Schalter aufweist, wodurch dieser entsprechend verzögert gezündet und der Transistor (Qi) entsprechend verzögert in den leitenden Zustand überführt wird.