DE2816338A1

DE2816338A1 - Steuerschaltung fuer einen elektromagnetischen kontaktgeber

Info

Publication number: DE2816338A1
Application number: DE19782816338
Authority: DE
Inventors: Leslie Lowther; Tadeusz Jerzy Pawlak
Original assignee: Towmotor Corp
Current assignee: Caterpillar Industrial Inc
Priority date: 1977-05-19
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1978-11-30
Also published as: US4125885A; GB1532107A; FR2391548A1; FR2391548B1; CA1096029A

Description

TOWMOTOR CORPORATION, Peoria, Illinois, V.St.A.

Steuerschaltung für einen elektromagnetischen Kontaktgeber

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetisch betätigte Kontaktgeber mit einem oder mehreren Kontaktpaaren und einem Elektromagneten, der durch einen Gleichstrom erregt wird, um das Schließen der Kontakte zu bewirken. Derartige Kontaktgeber oder Schütze sind derart aufgebaut, daß sie eine nominelle Betriebsspannung für die Elektromagnetspule besitzen, aber bei einer etwas niedrigeren angelegten Spannung anziehen. Üblicherweise arbeiten sie zufriedenstellend bei einer angelegten Spannung, um bis zu 10% größer als die Nennspannung. Wenn die an die Spule angelegte Spannung nach dem Einziehen des Kontaktgebers vermindert wird, so bleiben die Kontakte solange geschlossen, bis die angelegte Spannung eine Abfallspannung erreicht, die merklich niedriger liegt als die Anziehspannung.

Ein derartiger Kontaktgeber kann verwendet werden, um die Versorgung von einer Batterie an einen Motor, beispielsweise einen Hydraulikpumpenmotor, eines batteriebetätigten Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Gabelstaplers, anzuschalten. Wenn die Batterie während des normalen Betriebs des Fahrzeugs entladen wird, so nimmt die Klemmenspannung ab und wenn auf die Batterie eine Belastung durch einen starken Strom angelegt wird, beispielsweise beim Starten des Motors unter starken

8 09 8A8/0 59 8

Lastbedingungen, so kann die Klemmenspannung auf einen sehr niedrigen Wert abfallen.

Da die Kontaktgeberspulenversorgung ebenfalls von der Batterie abgenommen wird, kann diese niedrige Klemmenspannung bei starker Belastung unzureichend sein, um den Kontaktgeber zu halten. Wenn daher die Last angelegt wird, so wird der Kontaktgeber anfangen abzufallen, wobei aber dann, wenn sich die Kontakte öffnen, die Last von der Batterie abgeschaltet wird und die Klemmenspannung unmittelbar ansteigt. Dies bewirkt wiederum ein Anziehen des Kontaktgebers, wodurch erneut die Last an die Batterie angelegt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich. Wenn sich die Kontakte bei der einen hohen Gleichstrom aufnehmenden Last auf diese Weise fortgesetzt öffnen und schließen, so können zwei außerordentlich ernstzunehmende Situationen auftreten. Entweder können sich die Kontakte miteinander verschweißen, wobei der Motor unsteuerbar wird. Oder aber die Kontakte verbrennen bei dem fortgesetzten zyklischen öffnen und Schließen infolge des sich aufbauenden Bogens, wodurch sich eine Zerstörung des Kontaktgebers ergeben kann.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, dieses zyklische Öffnen und Schließen der Kontakte einer gleichstrombetätigten elektromagnetischen Kontaktvorrichtung zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung weist eine Steuerschaltung für einen Kontaktgeber mindestens ein Paar von Kontakten und einen Elektromagneten (Solenoid) auf, der durch Gleichstrom erregt wird, um das Schließen der Kontakte zu bewirken, wobei die Steuerschaltung Schaltmittel aufweist; eine Hilfserregungsschaltung ist in einem ersten Zustand der Schaltmittel erregbar und ist in einem zweiten Zustand der Schaltmittel operativ, um den Elektromagneten zeitweise während des Schließens der Kontakte zu erregen; eine Hauptelektromagneterregungsschaltung ist im zweiten Zustand der Schaltmittel operativ, um die Wiedererregung des Elektromagneten durch die geschlossenen Kontakte des Kontaktgebers aufrechtzuerhalten und um den Elektromagneten zu ent-erregen, wenn die Kontakte offen sind, wobei die Wiedererregung des Elektromagneten nur infolge der Rückstellung der Schaltmittel zurück in den ersten

809848/0598

Zustand und dann in den zweiten Zustand erfolgt.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der ein Schaltbild der Erfindung gezeigt ist.

Ein Kontaktgeber oder Schütz 1 weist eine Elektromagnetspule oder Wicklung 2 auf sowie Kontakte 3 und 4, die durch Erregung der Spule 2 geschlossen werden.

Der Kontakt 4 ist mit einer von einer Batterie 6 kommenden negativen Leitung 5 verbunden. Ein Motor 7 liegt zwischen dem Kontakt 3 und einer von der Batterie 6 kommenden positiven Leitung 8. Das Schließen der Kontakte 3 und 4 bewirkt daher den Betrieb des Motors 7, der als Antriebsmotor für eine Hydraulikpumpe eines Gabelstaplers Verwendung finden kann. Im Schließzustand verbindet ein Schlüsselschalter 9 einen Schalter 10 mit der positiven Leitung 8, so daß in einer Position des Schalters 10 eine Schalterklemme 11 mit Leitung 8 verbunden ist, während in der anderen Position eine Klemme 12 mit der Leitung in Verbindung steht.

Die Spule 2 liegt zwischen der Klemme 11 und der Anode eines Thyristors 13, dessen Kathode mit der negativen Leitung 5 in Verbindung steht.

Ein Kondensator 14 liegt zwischen der Klemme 12 und einem Ende eines Widerstands 15, dessen anderes Ende an Leitung 5 liegt. Die Gate- oder Torelektrode des Thyristors 13 ist über einen Widerstand 16 mit der Verbindung des Kondensators 14 mit Klemme 12 verbunden.

Die Verbindung zwischen Spule 2 und der Anode des Thyristors 13 liegt über eine Diode 17, mit parallelgeschaltem Kondensator 18, am Kontakt 3 des Kontaktgebers 1.

809848/0598

Bei Verwendung der Schaltung wird der Schalter 10 auf die in der Zeichnung gezeigte Position eingestellt und der Schlüsselschalter 9 wird geschlossen, so daß der Kondensator 14 über Leitung 8 aufgeladen wird. Das Potential der Torelektrode des Thyristors 13 steigt in substantieller Weise auf das Potential der Leitung 8 an, wobei aber der Thyristor durch die Spule 2 nicht leiten kann, weil keine Verbindung zwischen der Spule und der Leitung 8 besteht. Der Kondensator 18 lädt sich jedoch derart auf, daß seine linken und rechten Enden sich im wesentlichen auf den positiven bzw. negativen Leitungspotentialen befinden.

Zum Starten des Motors 7 wird der Schalter 10 in die andere Position bewegt, so daß die Spule 2 mit Leitung 8 in Verbindung kommt, wodurch die Anode des Thyristors 13 bezüglich dessen Kathode positiv wirkt. In dem Augenblick des Umschaltens des Umschalters 10 wird das Tor des Thyristors durch den Kondensator 14 positiv geladen, und der Thyristor leitet daher durch die Spule 2, wodurch der Kontaktgeber angezogen wird. Die geschlossenen Kontakte 3 und 4 erregen den Motor 7.

Da der Kondensator 14 von der Leitung 8 durch das Umschalten des Schalters 10 abgeschaltet wurde, entlädt sich der Kondensator über den Widerstand 16 und die Tor/Kathoden-Schaltung des Thyristors. Die Entladungszeitkonstante der Kondensatorschaltung wird derart gewählt, daß sichergestellt ist, daß die Tor/Kathoden-Spannung oberhalb des Zündniveaus bleibt, bis der Thyristor 13 gezündet ist, wobei aber der Abfall unter das Zündniveau zu der Zeit erfolgt, wo die Kontakte 3 und 4 sich geschlossen haben.

Wie zuvor erwähnt, hat sich der kommutierende Kondensator 18 während der Zeit, wo der Schalter 10 sich in der in der Zeichnung gezeigten Position befand, aufgeladen. Durch das Schließen der Kontakte 3 und 4 wird das positive (linke) Ende des Kondensators mit der negativen Leitung 5 verbunden, und das rechte Ende des Kondensators wird daher augenblicklich bezüglich Leitung 5 negativ. Somit wird die Anode des Thyristors 13 bezüglich dessen Ka-

809848/0598

-Jr-

thode ins Negative getrieben, und der Thyristor wird abgeschaltet.

Beim Schließen der Kontakte 3 und 4 ergibt sich jedoch ein neuer Pfad für die Erregung der Spule 2 über die Diode 17, die Kontakte 3 und 4 und die Leitung 5, so daß der Kontaktgeber weiterhin angezogen bleibt, obwohl der Thyristor 13 abgeschaltet ist.

Nimmt man nunmehr an, daß beim Schließen der Kontakte 3 und 4 die Batteriespannung durch die Motorlast auf ein Niveau abgesenkt wird, bei dem der durch die Spule fließende Strom nicht ausreicht, um den Kontaktgeber zu halten, so öffnen sich die Kontakte 3 und 4, wodurch der Spulenerregungsstrom unterbrochen wird. Da der Thyristor 13 abgeschaltet war und kein Torsignal vorhanden ist, um dessen Zünden wiederum zu bewirken, zieht die Kontaktvorrichtung nicht an, obwohl sich die Batteriespannung nach Abschaltung der Last wieder erholt haben kann . Es erfolgt daher kein zyklisches Schließen und Öffnen der Kontakte 3 und 4.

Das Widerschließen der Kontakte wird dadurch bewirkt, daß positive Schritte zur Rückstellung des Schalters 10 vorgenommen werden, und zwar zurück in die in der Schaltungsdarstellung gezeigte Position, so daß ein positives Torsignal an den Thyristor 13 angelegt und der Kondensator 14 wieder aufgeladen wird, worauf dann der Schalter wiederum zurück in die linke Position gebracht werden muß, um die Erregung der Spule 2 zu bewirken. Wenn dies erfolgt, wenn sich die Batterie noch immer im niedrigen Ladungszustand befindet, so wird der Kontaktgeber wiederum nicht halten, was dem Benutzer anzeigt, daß ein niedriger Batterieladungszustand vorliegt.

Es können auch andere Schaltungen anstelle der in der Zeichnung gezeigten verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie den gleichen Effekt bewirken durch Verwendung von Hilfs- und Haupt-Erregungsschaltungen für die Spule 2.

Die Erfindung sieht somit eine Steuervorrichtung für einen Kontaktgeber vor, der eine Spule 2 und mindestens ein Paar von Kontakten 3, 4 aufweist, die aus einer Öffnungsposition in eine

809848/0598

Schließposition infolge der Erregung der Spule 2 bewegbar sind. Die Steuervorrichtung weist eine Einrichtung auf, um die Spule temporär und permanent zu erregen, wobei eine Schaltvorrichtung 10 in steuerbarer Weise die Spule erregt.

- Patentansprüche -

809848/0598

Claims

-y-

Patentansprüche

Steuerschaltung für einen Kontaktgeber mit mindestens nem Paar von Kontakten(3, 4)und einem Elektromagneten (2), der durch Gleichstrom erregt wird, um das Schließen der Kontakte (3, 4) zu bewirken, gekennzeichnet durch Schaltmittel (10), eine Hilfserregungsschaltung £9,10,14,15), die in einem ersten Zustand der Schaltmittel (10) erregbar ist und in einem zweiten Zustand der Schaltmittel (10) den Elektromagneten

(2) zeitweise während des Schließens der Kontakte (3, 4) erregt, und durch eine Hauptelektromagneterregungsschaltung (9,10,17,3,4), die im zweiten Zustand der Schaltmittel (10) die Erregung des Elektromagneten (2) durch die geschlossenen Kontakte (3, 4) des Kontaktgebers (1) aufrechterhält, und um den Elektromagneten beim Öffnen der Kontakte (3, 4) zu enterregen, wobei die erneute Erregung des Elektromagneten (2) nur dann infolge der Rückstellung der Schaltmittel (10) zurück in den ersten Zustand und dann in den zweiten Zustand erfolgt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfserregungsschaltung einen Thyristor (13) aufweist, der in Serie mit dem Elektromagneten (2) geschaltet ist, und daß Mittel (14) ein Torsignal an den Thyristor (13) dann anlegen, wenn die Schaltmittel (10) sich im ersten Zustand befinden, um das Torsignal für eine hinreichend lange Periode aufrechtzuerhalten, wenn die Schaltmittel in den zweiten Zustand geschaltet werden, um das Leiten des Thyristors (13) durch den Elektromagneten (2) zu gestatten.
3. Schaltung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anlegen und Aufrechterhalten des Gate-Signals einen Kondensator (14) aufweisen, der aufgeladen wird, während sich die Schaltmittel (10) im ersten Zustand befinden, und der entladen wird, während sich die Schaltmittel im zweiten Zustand befinden.

809848/0598

ORIGINAL INSPECTED
4. Steuerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen kommutierenden Kondensator (18)/ der den Thyristor (13) dann abschaltet, wenn sich die Kontakte (3, 4) schließen.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kommutierende Kondensator (18) geladen wird, während sich die Schaltmittel (10) in dem ersten Zustand befinden.
6. Schaltung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupterregungsschaltung eine Diode (17) aufweist, die mit dem Erregungsstrompfad verbunden ist, wenn die Kontakte (3, 4) geschlossen sind.
7. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer positiven Leitung (8) und einer negativen Leitung (5) eine Serienschaltung aus einem Motor (7) und Kontakten (3, 4) liegt, daß parallel dazu eine Serienschaltung aus einem Schalter (10) der Elektromagnetspule (2) des Kontaktgebers (1) und einem Thyristor (13) liegt, welch letzterer mit seiner Kathode an der negativen Leitung (5) liegt, daß der Schalter (10) zwei Kontakte (11, 12) aufweist, von denen der Kontakt (11) an der Spule (2) liegt, während der Kontakt (12) über einen Kondensator (14) und einen Widerstand (15) mit der positiven Leitung (5) in Verbindung steht und ebenfalls über einen Widerstand (16) an der Torelektrode des Thyristors (13) liegt, und daß der Kontakt (3) mit der Verbindung von Spule (2) und Anode von Thyristor (13) über eine Parallelschaltung aus einer Diode (17) und einem Kondensator (18) verbunden ist, wobei die Kathode der Diode (17) am Kontakt (3) liegt.
8. Batteriegetriebenes Fahrzeug mit einer Batterie und einer Kontaktvorrichtung mit einem Paar von Kontakten (3, 4) und einem Betriebselektromagneten (2), wobei ein Elektromotor (7) mit der Batterie (6) über die Kontakte (3, 4) der Kontaktvorrichtung (1) verbunden ist, und mit einer Steuerschaltung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Erregung des Kontaktvorrichtungselektromagneten (2) von der Batterie (6) aus.

8098A8/0598