DE3027183A1

DE3027183A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE3027183A1
Application number: DE19803027183
Authority: DE
Inventors: Zoltan Giday; Rolf Dipl.-Ing. 2350 Neumünster Hildebrandt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE3027183C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung ge-
mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die DE-AS 26 11 982 bekannt geworden. Die bekannte Schaltungsanordnung dient zur Betätigung eines Schaltmagneten. Dabei wird auf die Wicklung des Schaltmagneten zunächst zu dessen Anziehen kurzzeitig ein kräftiger Anzugsstrom aus einer ersten Stromquelle gegeben. Danach wird zum Halten des Schaltmagneten ein kleinerer Haltestrom aus einer zweiten Stromquelle niedrigerer Spannung über die Wicklung geführt.
Soll dieser bekannte Schaltmagnet ausgeschaltet werden, so entlädt sich die in der Wicklung gespeicherte Energie über sogenannte Freilaufdioden, indem nach der Abschaltung für eine gewisse Zeit ein abklingender Entladestrom fließt. Dieser Freilaufdiodeneffekt tritt auch auf bei Schaltungsanordnungen, die keine besonderen Freilaufdioden besitzen, sondern z. B. einen Brückengleichrichter mit Dioden aufweisen, die dann nach Abschaltung der Schaltanordnung mit der Wicklung des Schaltmagneten einen geschlossenen Stromkreis für dessen Entladestrom bilden. Dieser Freilaufdiodeneffekt hat z. B.
bei Schaltmagneten den Nachteil, daß der Anker nicht sofort mit dem Ausschalten der Schaltanordnung abfällt, sondern erst verzögert abfällt. Diese Zeit kann für viele Betriebsfälle unerwünscht lange sein und fällt insbesondere bei großen Schaltmagneten mit großen Wicklungen ins Gewicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine elektronische SchaRmg anordnung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß auf zuverlässige Weise ein geringer Abschaltverzug erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des Anspruches 1 sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zenerdiode wird erreicht, daß der nach itbschaltung der Schaltanordnung einsetzende Entladestrom nicht bis zur völligen Entladung des induktiven Verbrauchers fließt, sondern von einer bestimmten Grenze an durch die Zenerdiode unterbrochen wird. Diese Grenze wird bestimmt durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode.
Bei abklingendem Entladestrom und damit abklingender Spannung an der Zenerdiode wird der Entladestrom unterbrochen, sobald die Durchbruchsspannung der Zenerdiode unterschritten ist. Damit wird jeglicher Stromfluß durch den Induktiven Verbraucher sofort unterbrochen und ein vom induktiven Verbraucher betätiter Anker fällt sofort ab. Im Vormalbetriebszustand des induktiven Verbrauchers liegt die Halte spannung etwas oberhalb der Durchbruchsspannung der Zenerdiode, so daß ein sicherer ITorm.albetrieb gewährleistet ist.
Eventuell auftretende Spannungss»itzen an dem induktiven Verbraucher, hervorgerufen durch das plötzliche Unterbrechen des Entladestrorrkeises durch die Zenerdiode, können in Ausgestaltung der Erfindung dadurch unschädlich gemacht werden, daß dem induktiven Verbraucher ein Varistor parallel geschaltet wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß zur Speisung und Ansteuerung der Wicklung eines Schaltmagneten mit einem impulsförmigen hohem Einschaltstrom aus einer ersten Spannungsquelle ein erster Brükkengleichrichter mit steuerbarem Thyristoren vorgesehen ist, daß zur Speisung der Wicklung mit einem kleineren Dauerstrom aus einer zweiten Spannungsquelle ein vom ersten Brückengleichrichter entkoppelter zweiter Brückengleichrichter mit ungesteuerten Dioden und vorgeschaltetem steuerbaren Driac vorgesehen ist und daß die Zenerdiode im Gleichstromzweig des zweiten Brjickeogleichrichters liegt. Mit einer derartigen Schaltungsanordnung kann auf einfache und zuverlässige Weise eine kontaktlose Steuerung von Nagnetantrieben, vorzugsweise Motorschiitzen, erfolgen. Die Unterdriickunz des Freilaueliodeneffektes erfolgt bei dieser Schtaltungsanordnung Dadurch, daß die Zenerdlode hier im Gleichstromkreis es Haltestromin Sperrichtung kreises/angeordnet ist. Bei einem derartigen Zusammenwirken eines Einschaltkreises zur Versorgung des Schaltmagneten mit einem hohen Einschaltstrom und eines Ilaltekreises zur Versorgung des Schaltmagneten mit einem niedrigen Haltestrom übernimmt der Haltestromkreis den Spulenstrom, sobald er Schaltmagnet eingeschaltet hat. Damit bei Ausschaltun, des Haltestromkreises die im Einschaltkreis vorhandenen Dioden des Gleichrichters nicht ebenfalls eisen Freilaufdiodeneffekt mit der Spule des Schaltmagneten erzeugen, muß gewährleistet sein, daß nach Einschaltung des Magneten und über nahme des Stromes von dem Haltekreis der Einschaltkreis sicher getrennt ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Brückengleichrichter des Einschaltkreises steuerbare Thyristoren enthält, die zur Ansteuerung des Schaltmagneten dienen und nach vollzogener Einschaltung durch Wegnahme der Steuerspannung den Einschaltstromkreis sperren.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes gemäß der Erfindung in Form eines Schaltbildes dargestellt.
Das schaltbild zeigt eine Schaltungsanordnung zur Versorgung einer Magnetspule 10 mit einen: kurzzeitig fließenden, hohen Einschaltstrom und mit einem niedrigeren, während des Betriebes dauernd fließenden ilaltestrom. Magnetkern und hagnetanker sind nicht dargestellt. In einem Stromkreis 11 wird der Einschaltstrom und in einem Stromkreis 12 der Haltestrom erzeugt.
Der Stromkreis 11 liegt eingangsseitig an einer Wechselspannungsquelle 13, z. B. an 220 V Netzspannung. Die Magnetspule 10 liegt im Gleichstromzweig einer Zweiweg-Gleichrichterbrücke 14, die wechselstromseitig an die Wechselstromquelle 13 lngeschlossen ist. Die Gleichrichterbrücke 14 enth:ilt zwei steuerbare Thyristoren 15 und zwei nicht steuerbare Dioden 1O. Eine RG-Beschaltung 17 parallel zu den Thyristoren 15 dient jeweils als Schutzbeschaltung ür die Thyristoren 15. Im Steuerkreis der Thyristoren 15 liegt jeweils ein Vorwiderstand 15 in Reihe mit einem Einschaltkontakt 19.
Der Haltekreis 12 erhält seine Spannung über die Sekundärwicklung eines Transformators 20, dessen Primärwicklung an die Netzspannung 13 gelegt ist. Der Gleichstromkreis 12 enthält ebenfalls einen Zweiweg-Brückengleichrichter 21, der wechselstromseitig über einen Triac 22 mit der Sekundärwicklung des Transformators 20 verbunden ist. Mit 23 ist eine Schutz-Induktivität bezeichnet. Im Steuerkreis des Triacs 22 liegt ein Kontakt 24 rit einem Vorwiderstand 25. Mit 26 ist eine RC-Eombination als Schutz für den Triac 22 gezeichnet.
Im Gleichstromzweig des Brückengleichrichters 21 liegt wiedarum dIe Magnetspule 10, und zwar in Reihe mit einer Zenerdiode c7, die in nerrichtung geschaltet ist, und einer Entkopplungsdiode 28, die zur Entkopplung zwischen dem -Stromkreis 11 und 12 dient. Mit 9 ist ein der Magnetspule parallel geschalteter Varistor bezeichnet. Ein Glättungskondensator 30 ist der ;2eihenschaltung aus der Zenerdiode 27, der Entkopplunsdiode 28 und der Magnetspule 10 parallel geschaltet.
Nachdem die Schaltungsanordnung an die Netzspannung 3 gelegt ist, erfolgt die ansteuerung und Stromversorgung der Magnetspule 10 durch ansteuerung der Thrristoren 15 und des Triacs 22 über ein nicht dargestelltes Zeitglied. Dieses Zeitglied sorgt dafür, dar zur Einschaltung der Magnetspule 10 die Kontakte 19 der Thyristoren 15 für eine bestimmte kurze Zeit angesteuert werden, z. B. 200 ms, so daß der Anker des magneten sicher angezogen hat. Gleichzeitig wird auch der Triac 22 gezündet, der die Haltespannung, erzeugt von dem Transformator 20, aufschaltet. Die Entkopplungsdiode 28 entkoppelt die beiden Spannungen.
Nachdem der Anker angezogen hat, übernimmt der Haltekreis 12 den Haltestrom und der Stromkreis 11 wird unterbrochen, indem die Th wistoren 15 durch öffnung der Kontakte 19 nicht mehr angesteuert werden. Da der Stromkreis 11 keinen Jlättungskondensatoz enthält, ltiuft der Wlbwellenstrom fast bis auf 0.
Dies reicht aus, um die Thyristoren 15 bei nichtanliegender Steuerspanrlung auf jeden Fall beim Umschalten auf den Haltekreis 12 zu löschen.
Im Normalbetriebszustand ist also der cinschaltkreis durch Löschen der Thr-ristoren unterbrochen, während der Haltekreis den für das Halten des Ankers notwendigen Strom durch die Magnetspule treibt. Die Haltespannung liegt dabei kurz oberhalb der Durchbruchsspannung der Zenerdiode 27. Soll die Magnetspule 10 nunmehr ausgeschaltet werden, so wird der kontakt 24 geöffnet, so daß der Triac 22 nicht mehr angesteuert wird und sperrt.
Die nunmehr in der Lianetspule 10 noch enthaltene Energie treibt nunmehr einen Entadestrom durch den Stromzweig: Magnetspule 10, Dioden 21a,21b des Brückengleichrichter 21, Zenerdiode 27 und Entkopplungsdiode 28. Dieser Entladestrom bewirkt, daß der Anker des Schaltmagneten nicht, wie wünscht, beim Sperren des Triacs 22 sofort, sondern, durch den Entladestrom bedingt, verzögert abfällt. Durch die Zenerdiode wird nun erreicht, daß dieser Entlade strom nur so lange fließt, bis die an der Zenerdiode stetig abfallende Spannung ihre Durchbruchsspannung erreicht. In diesem Moment sperrt die Zenerdiode, so daß der Stromzweig unterbrochen wird und der Anker sofort abfallen kann.
Zur Vermeidung von eventuell auftretenden Spannungsspitzen an der Magnetspule 10 infolge des plötzlichen Unterbrechens des Stromkreises ist parallel zur Magnetspule der Varistor 29 geschaltet.
Die besondere Entkopplungsdiode 28 soll die hohe Spannung des Einschaltkreises 11 von dem Haltekreis 12 abhalten. Dadurch können die nichtsteuerbaren Dioden des Brückengleichrichters 21 entsprechend kleiner dimensioniert werden. Der Glättungskondensator 30 ist nicht der Magnetspule 10 direkt parallel geschaltet, sondern der Reihenschaltung aus der Zenerdiode 271 der Entkopplungsdiode 28 und der Magnetspule 10. Damit wird erreicht, daß nur der Haltestrom des Stromkreises 42 geglattet wird und somit ein sicheres Löschen der Thyristoren 15 im Gleichrichtcr 14 ge:ährleistet ist, zum anderen ist beim Sperren der Zenerdiode 27 auch der Kondensator von der Magnetspule abgeschaltet, so daß die in ihm gespeicherte Energie ebenfalls nicht mehr einen Entladestrom durch die Magnetspule schicken kann.
Dadurch,daß in dem Brückengleichrichter 14 die beiden sonst üblichen nichtsteuerbaren Dioden durch Thyristoren 15 ersetzt wurden, ergibt sich eine einfache Möglichkeit zur Ansteuerung der Magnetspule 10, ferner wird dadurch erreicht, daß der Einschaltstromkreis 11 nach Einschaltung der Magnetspule 10 durch Löschen der Thyristoren 15 sicher getrennt wird. Mit Hilfe des steuerbaren Triacs 22 in der Wechselstrorzuleitung des Brückengleichrichters 21 im Stromkreis 12 und mit Hilfe der steuerbaren Thyristoren 15 im Brückengleichrichter 14 des Stromkreises 11 wird eine zuverlässige und einfache kontaktlose Steuerung und Überwachung von Magnetantrieben durch eine übergeordnete Rechenzentrale ermöglicht, ohne Verwendung von Hilfsschützen oder sonstigen Bausteinen. Dadurch, daß der Brückengleichrichter 14 des Stromkreises 11 wechselstromseitig direkt an Netzspannung liegt und der Brückengleichrichter 21 wechselstromseitig über den 20a Triac 22 an der Sekundärwicklung eines Netztrafos liegt, braucht nur eine Betätigungsspannung zur Verfügung zu stehen.

Claims

Titel: Schaltungsanordnung Patentansprüche: Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Stromversorgung eines gleichstromgespeisten induktiven Verbrauchers, mit im Stromkreis vorgesehenem Gleichrichter, , der beim Abschalten des induktiven Verbrauchers mit diesem einen geschlossenen Stromkreis für den Entladestrom, bildet (Freilaufdiodeneffekt), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine derart in den Stromkreis eingeschaltete Zenerdiode (27), daß der nach Abschaltung des induktiven Verbrauchers (10) abklingende Entladestrom bei Tjnterschreiten der Schwellwertspannung der Zenerdiode (27) unterbrochen wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zenerdiode (27) in Sperrrichtung zwischen dem. den Entladestrom führenden Gleichrichter (21a,21b) und dem induktiven Verbraucher (10) liegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem induktiven Verbraucher (10) ein Varistor (29) parallel geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Speisung und Ansteuerung der Wicklung (10) eines Schaltmagneten mit einem impulsförmigen hohen Einschaltstrom au.s einer ersten Spannungsquelle ( 7)) ein erster Brückengleichrichter (1 4) mit steuerbaren Thyristoren (15) vcrgesehen ist, daß zur Speisung der Wicklung (10) mit einem kleineren Dauerstrom aus einer zweiten Spannurtgscuelle (20) ein vom ersten Brückengleichrichter (14) entkoppelter zweiter Brückengleichrichter (21) mit ungesteuerten Dioden (21a.21b,21c,21d) und vorgeschaltetem, steuerbarem Triac (22) vorgesehen ist und daß die Zenerdiode (27) in: Gleichstrcmzweig des zweiten Brückeng,leichrichters (21) liegt. -
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Gleichstromzweig des zweiten Brückengleichrichters (21) zwischen der Zenerdiode (27) und der Nagnetspule (10) eine Entkopplungsdiode (28) vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Reihenschaltung aus Zenerdiode (27), Entkopplungsdiode (28) und Magnetspule (10) ein Glättungskondensator (30) parallel geschaltet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste Brükkengleichrichter zwei Dioden (16) und zwei steuerbare Thyristoren (15) enthält und daß die Thyristoren (15) in dem mit der Kagnetspule verbundenen Zweigen des Brückengleichricters liegen.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Thyristoren (15) und der Triac (22) von einem besonderen Zeitglied angesteuert werden.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Anspruche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste Brükkengleichrichter (14-) wechselstromseitig direkt áX etzspannung und der zweite Brückenmleichrichter (21) wechselstromseitig über den Triac (22) an der Sekundärwicklung 0 a) eines Netztrafos (20) liegt.