SE439400B - Elektronisk kopplingsanordning for styrning av ett elektromagnetiskt byggelement - Google Patents

Description

s2o47á2~7 Ytterligare fördelar hos uppfinningen framgår av följande beskrivning av utföringsexempel av uppfinningen, vilka förklaras nedan i anslutning till rit- ningarna.

Fig. 1 och 2 visar elektroniska kopplingsanordningar för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement, varvid det magnetiska flödet i byggelementet regleras till ett konstant värde, fig. 3 och 4 elektroniska kopplingsanordnin~ gar för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement, varvid omkoppling sker mellan en förhöjd attraktionsström och en lägre hållström, samt fig. 5A,B,C,D tidsförlopp hos de intressanta strömmarna och spänningarna vid anordningen en- lig: fig. 1. H I fig. 1 visas en första utföringsform av en elektronisk kopplingsanord- ning för styrning av ett elektromagnetisk: byggelement. En kopplingstransistor 1 (pnptyp) är över sin emitter förbunden med en ingångsklämma El till kopplings- anordningen. På ingångsklämman El ligger såsom styrspänning försörjningsspänn- ingen +UV. Försörjningsspänningen +Ug är kopplingsbar över en yttre omkopp- lare S. Kopplingstransistorns 1 kollektor är förbunden med ett elektromagnet- iskt byggelement 2 (exempelvis spolen hos ett kopplingsrelä, drossel etc). Det elektromagnetiska byggelementet 2 uppvisar ett ohmskt motstånd R1 och en in- duktans L. Det elektromagnetiska byggelementet 2 är över sin ytterligare klämma förbundet med ett styrbart motstånd 3 (exempelvis en fälteffekttransistor). Det ohmska motståndet i det styrbara motståndet 3 betecknas RW. Den ytterligare anslutningen hos det styrbara motståndet 3 ligger över ett mätmotstånd R2 (shunt) på ingångsklämman E2 och därmed på massan jord. Kopplingstransistorns 1 kollektor är vidare förbunden med katoden i en friloppsdiod 4, vars anod ligger vid massan.

De båda anslutningspunkterna hos det styrbara motståndet 3 är överbryggade med en spänningsdelare, bestående av de högohmiga motstånden R3 och R4. Motstån- det R3 är därvid förbundet med det elektromagnetiska byggelementet 2 och mot- ståndet R4 med mätmotståndet R2- Motståndsförhållandet R3/R¿ motsvarar därvid förhållandet Rl/R2. Därvid är vid varje motståndsvärde RW hos det styrbara motståndet 3 spänningsfallet över R2+R4 proportionellt mot spänn- ingsfallet över hela det ohmska motståndet Rl + R2 + RW. Vid den gemensam- ma förbindelsepunkten mellan motstånden R3, Rg uttas strömärvärdet U(Iär) såsom spänningsvärde och tillförs den första ingången till en komparator 5.

Komparatorns 5 andra ingång påtrycks ett strömbörvärde U(Ibör 2)- Kompa- ratorn 5 är vid utgångssidan förbunden med ett monostabilt vipporgan 6 och styr alltid vipporganet 6, när strömärvärdet U(Iät) är mindre än eller lika med 8204712-7 strömbörvärdet U(Ibör 2)- Det monostabila vipporganet 6 styr i sin tur vid ut- gångssidan kopplingstransistorn 1 över dennas bas. Inkopplingstiden tin för det monostabila vipporganet 6 är därvid konstant.

Strömärvärdet U(Iär) tillförs vidare den första ingången till en subtra- herare 7. Subtraherarens 7 andra ingång påtrycks strömbörvärdet U(Ibör 2)- Subtraheraren 7 bildar differensspänningen U(Iär) - U(Ibör 2) = U(i), alltså växelströmsdelen av den över det elektromagnetiska byggelementet 2 flytande strömmen U(Iär). Utgångsspänningen U(i) från subtraheraren 7 tillförs ett glättningsorgan 8 (exempelvis PTl-organ)- Glättningsorganet 8 bildar medelvärdet U(i) av växelströmsdelen U5 U(i) och tillför detta värde till den första ingången till en subtraherare 9- Subtraherarens 9 andra ingång påtrycks strömbörvärdet U(Ibör 1). Subtraheraren 9 bildar differensvärdet U(Ibör 2) = uubö; l) - nå) den leder ddttdsmsmbzsrvardd uubör 2) :in de andra ingångarna till komparatorn 5 och subtraheraren 7.

En av två motstånd R5, R6 bestående spänningsdelare 10 påtrycks genom Sin av motståndet R5 bildade anslutning försörjningsspänningen +Uv och ligger med sin av motståndet R6 bildade anslutning vid massan. Motståndsför- hållandet R5/R6 motsvarar därvid förhållandet R1/R2. Vid den gemensamma förbindelsepunkten mellan de båda motstånden R5/R6 kan sålunda spänningsvär- det R2/(RI + R2). UV uttas och detta spänningsvärde tillförs den första ingången till en subtraherare ll.

Subtraherarens ll andra ingång påtrycks åter strömbörvärdet U(Ibör 2).

Subtraheraren ll bildar differensvärdet UD = R2/(Rl + R2) . UV - U(Ibör 2) och tillför differensspänningen UD såsom börvärde till en PI-regu- lator 12.

Utgångsvärdet U(i) från subtraheraren 7 tillförs en toppvärdesmätare 13.

Toppvärdesmätaren 13 bildar toppvärdet U(i) av växelströmsdelen U(i) och leder detta toppvärde till PI-regulatorn 12 såsom ärvärde. PI- regulatorn 12 styr vid utgångssidan det styrbara motståndet 3 över dess styringång och ändrar på detta sätt det ohmska motståndsvärdet RW hos motståndet 3 i beroende av toppvärdet U(ï§ och differensspänningen UD.

För efterföljande beskrivning av funktionssättet hos den elektroniska kopp- lingsanordningen enligt fig. l hänvisas till fig. 5A,B,C,D. I fig. SA visas tidsförloppet av strömärvärdet U(Iär). Strömbörvärdet U(Ibör 2) är infört såsom konstant värde. Inkopplingstiden för det monostabila vipporganet 6 resp kopplingstransistorn l är betecknad med tin. I fig. SB visas tidsförloppet av växelströmsdelen U(i) = U(Iär) ~ U(Ibör Z) av strömärvärdet. Toppvärdet av växelströmsdelen är U(íö- Medelvärdet av växelströmsdelen är betecknad med U(i). o» w.

POÛR QUÃLTT 8204712-7 I fig. SC visas tidsförloppet av den över kopplingstransistorn 1 flytande ström- men Il. I fig. SD visas tidsförloppet av den över friloppsdioden 4 under kopp- lingstransistorns I spärrtider flytande strömmen I4. Strömmarna Il och 14 ävensom den över det elektromagnetiska byggelementet 2 flytande summaströmmen Il + I¿ är vardera införda i fig- l,2,3,4.

I kopplingen enligt fig. l genomstyrs resp spärras kopplingstransistorn 1 växelvis medelst det monostabila vipporganet 6, varvid inkopplingstiden av kopp; lingstransistorn alltid är konstant. Transistorns l spärrtid är icke konstant.

Vid genomstyrd kopplingstransistor-1 erhålls ett strömflöde Il från ingångs- klämman över emitter-kollektörsträckan i kopplingstransistorn 1, det elektromag- netiska byggelementet 2, det styrbara motståndet 3 och mätmotståndet R2. Vid spärrad kopplingstransistor 1 erhålls ett strömflöde I4 över friloppsdioden 4, det elektromagnetiska byggelementet 2, det styrbara motståndet 3 och mätmotstån- det R2. Över det elektromagnetiska byggelementet 2 flyter en summaström Il + I4. Strömärvärdet U(Iär) motsvarar denna summaström Il + I4- Mellan det magnetiska flödetjd i det elektromagnetiska byggelementet 2 och dess induktans L består följande samband: d = L. I/n.

Härvid är varvantalet i det elektromagnetiska byggelementet Z (spole, dros- sel) betecknar med n, som framställer en konstant faktor. Med hjälp av den elek- troniska kopplingsanordningen enligt fig. 1 regleras genom mätteknisk bestämning av induktansen L strömmen Il + I4 genom byggelementet l så att oberoende av försörjningsspänningen UV det magnetiska flödet ?'förblir konstant. För det summaströmmen Il + I4 efterbildande strömärvärdet U(IiSt) gäller för Ciå" punkten för inkopplingen av kopplingstransistorn l: U(Iär) = U(Ibör 2) + UD/Rtot ( 1 - e_t/T)= dvs växelströmsdelen U(i) = UD/Rtot + R2 + RW betecknar det totala motståndet-i strömkretsen oçhfif tidkonstanten Cï = L/Rtot' För strömökningen till tidpunkten för kopplingstransistorns 1 inkoppling är (1 - e_tÅ[) för inkopplingsförloppet, varvid Rtot = R1 differensspänningen UD av betydelse, vilken motsvarar spänningen UV minus det'ohmska spänningsfallet över motstånden RI, RW, R2 till omkopplarens 1 inkopplingsögonblick- Differensspänningens UD inflytande kan i stor utsträck- ning elimineras, genom att toppvärdet U(iÖ för växelströmsdelen U(i) regleras till ett värde, som är proportionellt mot differensspänningen UD- Detta sker genom PI-regulatorn 12, som ändrar det ohmska motståndet RW 1 det sgyrbara motståndet 3 och därmed motsvarandeïf.

På grund av regleringen avtoppvärdet U(i\) proportionellt mot differens- spänningen UD beror stigtiden för strömmen U(i) endast numera på tidskonstan- ten q:= L/Rges. Emedan en ändrad ioduktans L utjämnas kopplingstekniskt genom 8204712-7 ändringen av totalmotståndet Rtot över Rw, förblir tidkonstanten Zfkonstant.

Induktansen L ändras beroende på om ankaret i det såsom kopplingsanordningen ut- förda byggelementet 2 är attraherat eller icke- Induktansen ändras vidare vid mättning av magnetmaterialet hos ok och ankare i byggelementet 2.

Om strömbörvärdet U(Ibör2) ändras omvänt proportionellt mot totalmotstån- det Rtot, gäller'z'^f L.U(Ibör 2) och därmed ärïfßø fl. Över förhållandet U(i)/UD och en förutbestämd tidkonstantïfkan den tid bestämmas som strömmen Il erfordrar vid förutbestämt magnetiskt flödejö för att stiga till maximi- värdet. Denna tid motsvarar inkopplingstiden tin för kopplingstransistorn 1 och bestäms och hålls konstant av det monostabila vipporganet 6. Den elektronis- ka kopplingsanordningen reglerar över PI-regulatorn 12 och det styrbara motstån- det 3 tidskonstantenqf så (hållerïf konstant) att strömmen Il genom det elek- tromagnetiska byggelementet 2 vid given inkopplingstíd tin för kopplingstran- sistorn 1 uppnår det genom differensspänningen ÜD förutbestämda maximivärdet.

För att reglera flödet f till ett medelvärde måste det förutbestämda bör- värdet U(Iböt 1) minskas med medelvärdet U(i) för växelströmsdelen U(i).

Växelströmsdelen U(i) bildas av subtraheraren 7. Denna drar från strömärvärdet U(lär) strömbörvärdet U(Ibör 2). Medelvärdet'U(i) av växelströmsdelen U(i) bildas genom glättningsorganet 8 och tillförs subtraheraren 9, på vilken vid in- gångssidan ytterligare strömbörvärdet U(I ~ ) anligger. Strömbörvärdet U(I bor 1 bör 2) vid subtraherarens 9 utgångssida är med medelvärdet U(i) av U(i) mindre än strömbörvärdet U(Ibör 1). När flödet (skall regleras till ett minimiväree och icke till ett medelvärde, bortfaller korrektionen av strömbörvärdet U(Ibör 1) med medelvärdet U(i), dvs strömbörvärdet U(Ibör 1) tillförs direkt kompa- ratorn 5.

Toppvärdet U(i) av strömmen U(i), som uppnås efter inkoppling av kopplinge- transistorn 1, beror på tidskonstanten'I/och differensspänningen UD- Vid kon- stant tidskonstant'['och konstant inkopplingstid tin uppnår strömmen U(i) ett toppvärde U(i§, som alltid är proportionellt mot differensspänningen UD- Denna differensspänning UD påtrycks såsom börvärde PI-regulatorn 12. Såsom ärvärde tillförs toppvärdet U(i) av växelströmsdelen U(i) till regulatorn 12. Den för bildande av toppvärdet U(i) tjänande toppvärdesmätaren 13 ger därvid toppvärdet U(i) i form av en likspänning till regulatorn 12.

För bestämning av differensspänningen UD dras den spänning, som i tran- sistorns 1 inkopplingsögonblick ligger över motstånden RI + R2 + R3 + R¿ från försörjningsspänningen UV. Emedan spänningen över motstånden R1 + R2 + R3 + R4 vid tidpunkten för transistorns 1 inkoppling är proportionell mot U(lbör 2), dras detta värde U(Ibör 2) med hjälp av subtraheraren ll från den värderade (anpassade) försörjningsspänningen R2/( RI + R2). UV- Spänn- ingsdelaren 10 tjänar därvid till anpassning av försörjningsspänningen UV till värde: uubö, 2)- šooR ovana* 8204712~7 I insvängt tillstånd erbjuder spänningsfallet över mätmotståndet R2 möj- ligheten till en bedömning av det momentana tillståndet hos det elektromagnetis- ka byggelementet 2 och elektronisk utvärdering av detta (induktansvärdering).

Vid användning av ett kopplingsrelä såsomelektromagnetisk byggdel 2 kan exem- pelvis på detta sätt reläets kopplingstillstånd fastställas, dvs om ankaret är attraherat eller icke.

I fig. 2 visas en andra utföringsform av en elektronisk kopplingsanordning för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement. Kopplingstransístorn 1 lig- ger åter över sin emitter vid försärjningsspänningen UV och är över sin koll- ektor förbunden med det elektromagnetiska byggelementet 2 ävensom med frilopps- dioden 4. Det elektromag andra sidan emellertid dir- ekt anslutet till mätmotståndet R2.

Strömärvärdet U(Iàr) uttas vid den gemensamma förbindelsepunkten från det elektromagnetiska byggelementet 2 och mätmotståndet R2 såsom spänningsvärde och tillförs den första ingången till komparatorn 5. Komparatorns 5 andra ingång påtrycks åter strömbörvärdet U(Ibör 2)- Komparatorn 5 jämför strömbör- värde och strömärvärde och tänder vid utgångssidan dirket kopplingstransistorn l alltid när strömärvärdet U(Iist) underskrider strömbörvärdet U(Is°1l 2)- Vidare finns en spänningsdelare 10 med motstånd RS, R6, som är kopplad mellan försörjningsspänningen +Uv och massan. Vid den gemensamma förbindelse- punkten av motstånden Rs, R6 uttas spänningsvärdet R2/(RI +-R2). UV och tillförs den första ingången till en subtraheraren 14. Subtraherarens 14 andra ingång påtrycks strömbörvärdet U(Ibör 1). Subtraheraren l4 bildar diffe- rensspänningen UD = R2 (R1+R2). .UV - U(Ibör 1) och leder detta vär- de till den första ingången hos en styrbar adderare 15. Differensspänningen UD motsvarar motsvarar därvid spänningen UV minns det ohmska spänningsfallet över mßtstånden RI, R2 i inkopplingsögonblicket för omkopplaren 1.

Den andra ingången till den styrbara adderaren 15 påtrycks strömbörvärdet U(Ibör 1). Adderarens 15 styringång är förbunden med komparatorns 5 utgång.

Den styrbara adderaren l5 avger alltid ett strömbörvärde U(Ibör 2) = U(Ibör 1) vid utgångssidan, när kopplingstransistorn l spärras, dvs när U(Iär) är större än U(Ibör 2) och ger då alltid ett strömbörvärde.

U(Ibör 2) = U(Ibör 1) + Un vid utgångssidan, när kopplingstransistorn leder, dvs när U(Iär) är mindre än U Utsignalen från komparatorn 5 tillförs ingången till en tidsbestämningsan- ordning 16. Tidsbestämningsanordningen 16 bestämmer den variabla inkopplingsti- den gin från kopplingstransistorn 1 och leder detta värde till en börvärdes- givare 17. Börvärdesgivaren 17 avger vid utgångssidan strömbörvärdet U(1bör 1)' i beroende av kopplingstransistorns l inkopplingstid tín- Detta Strömbörvärde U(Ibör 1) tillförs såsom ovan nämnts, subtraheraren 14 och den styrbara adder- aren 15. _ Mellan tidsbestämningsanordning 16 och börvärdesgívare 17 kan eventuellt ett glättningsorgan (exempelvis ett PTI-organ) vara kopplat för medelvärdes- bildning. V Medan vid den elektroniska kopplingsanordningen enligt fig- l kopplings~ transistorns l inkopplingstid tin hålls konstant och tidkonstantenqf regleras genom förändring av totalmotståndet Rtot, för att hålla toppvärdet U(?) av vä- xelströmsdelen proportionell mot UD, ändras vid den elektroniska kopplingsan- ordningen enligt fig- 2 tidkonstantenrfi beroende av L och inkopplingstiden tin för kopplingstransistorn l förs efter.

Börvärdesgivaren 17 avger därvid ett högt strömbörvärde U(Ibör 1), när inkopplingstiden tin för kopplingstransistorn 1 är liten, och avger ett litet strömbörvärde U(Ibör 1), när inkopplingstiden tin är lång, dvs börvärdesgi- varen 17 ändrar kontinuerligt eller i separata steg strömbörvardet U(Ibör 1) i beroende av den över tidsbestämningsanordningen 18 bestämda inkopplingstiden Ein.

Strömbörvärdet U(Ibör L) påtrycks komparatorn 5 över den styrbara addera- ren 15 direkt under kopplingstransistorns 1 spärrtider, dvs under transistorns 1 U(Ibör 2) = U Transistorn 1 genomstyrs över komparatorn 5, när U(ïär>fí U(Ibör 1)- Efter inkoppling av transistorn l höjs det till komparatorn tillförda strömbör~ spärrtider gäller värdet U(Ibör 2) medelst den styrbara adderaren 15 och följande gäller “<1bör 2) = U(ïbör 1) + Un' Om strömärvärdet U(Iär) uppnår det höjda strömbörvärdet U(Ibör 1) + UD, spärras transistorn 1 och samtidigt omkopplas strömbörvärdet U(Ibör 2) åter till det lägre värdet U(Ibör 1). På detta sätt erhålls en reglerkarakteristika med hysteres.

I fig. 3 visas en tredje utföringsform av en elektronisk kopplingsanordning för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement. Kopplingstransistorn l på- trycks åter över sin emitter försörjningsspänningen +Uv och är över sin koll- ektor förbunden med det elektromagnetiska byggelementet 2 ävensom med frilopps- dioden 4. Det elektromagnetiska byggelementet 2 är över mätmotståndet R2 åter anslutet direkt till massan. www-_-, POOR QUI 8204712-7 5trömärVäf¿°t U(Iär) uttas vid den gemensamma förbindelsepunkten av det elektromagnetiska byggelementet 2 och mätmotståndet R2 såsom spänningsvärde och tillförs den första ingången till en komparator 18. Komparatorns 18 andra ingång påtrycks strömbörvärdet U(Ibör). Komparatorn 18 jämför värdena U(Iär) och U(Ibör) och styr vid utgångssidan det monostabila vipporganet 6, när U(I är) = U(Ibör)' 7 V . f Det monostabila vipporganet 6 tänder efter triggning genom komparatorn 18 vid utgångssidan kopplingstransistorn 1 med en konstant inkopplingstid tin- _Vidare finns en mellan +UV och massan kopplad spänningsdelare 10 med mot- stånden RS, R6. Vid den gemensamma förbindelsepunkten mellan R5, R6 ut- tas spänningen R2/(Rl + R2).Uv och tillförs den första ingången till en subtraherare 19: Den andra ingången till subtraheraren 19 påtrycks strömbörvär- det U(Ibör). Subtraheraren 19 bildar differensspänningen UD = Rz/(Rl + az) . UV - Uubör) och leder detta värde till den första ingången till en börvärdesgívare 20.

Den andra ingången till börvärdesgivaren 20 påtrycks toppvärdet U(i) av strömärvärdets växelströmsdel. Börvärdesgivaren 20 jämför de båda ingångssigna- lerna och avger alltid ett strömbörvärde Utlbör) = U(Ibör 1) vid utgångSSi~ dan, när U(â);> UD, ävensom alltid ett strömbörvärde U(lbör) = U(Ibör 2) vid utgångssidan, när U(¶)<íUD. Strömbörvärdet U(Ibör) tillförs komparatorn 18, subtraheraren 19 ävensom den första ingången till en subtraherare 21.

Den andra ingången till subtraheraren 21 påtrycks strömärvärdet U(Iär)- Subtraheraren 21 bildar skillnaden U(i) = U(I" ar) - U(Ibör) och leder denna K växelströmsdel U(i) av strömbörvärdet till toppvärdesmätaren 13.

Vid den elektroniska kopplingsanordningen enligt fig. 3 regleras det magne- tiska flödet}!i.det elektromagnetiska byggelementet 2 icke längre till ett kon- stant värde utan det momentana tillståndet hos det elektromagnetiska byggelemen- tet 2 (kopplingsreläets kopplingstillstånd) bestäms och strömbörvärdet U(Ibör) omkopplas motsvarande tillståndet hos byggelementet 2 mellan två olika höga vär- den. Därvid utvärderas stighastigheten hos strömmen i det elektromagnetiska byggelementet 2, vilken är ett mått på byggelementets 2 induktans L och därmed medger en bestämning av det momentana tillståndet hos det elektromagnetiska byggelementet 2. Inflytandena av en varierande försörjningsspänning UV och ett varierande ohmskt spänningsfall över R1 och R2 till följd av ett varierande strömbörvärde eller en motståndsändring på grund av en temperaturändring elimi- neras på fördelaktigt sätt. Inflytandet av en motståndsändring av Rl På gfufld av en temperaturändring beaktas vid bestämningen av referensvärdet för börvär- desgivaren 20. 9 8204712~w7.

Vid kopplingsànordningen~enligt fig. 3 är inkopplingstiden cin för det över komparatorn 18 triggade monostabila vipporganet 6 konstant. Utvärderingen av tillståndet (kopplingstillståndet) hos det elektromagnetiska kopplingsele- mentet (kopplingsreläet) 2 sker över toppvärdet U(iÜ av växelströmsdelen U(i) av det mätta strängt-värde; Uflär). Därvid utgår man från att vid konstant inkopp- lingstid tin av kopplingstransistorn 1 toppvärdet U(i) av växelströmsdelen U(i) är beroende av induktansen L hos byggelementet 2 och differensspänningen UD. Differensspänningen UD, som 1 sin tur motsvarar spänningen UV minus spänningsfalleu över RI, R2, ingår därvid proportionellt i toppvärdets U(i) nöja. ' För utvärderingen av byggelementets 2 tillstånd ger differensspänningen UD referensen för toppvärdet U(å5. Börvärdesgivaren 20 jämför de båda storhet- erna UD och U(is, Om det elektromagnetiska byggelementet (kopplingsreläet) 2 icke är attraherat, är induktansen L ringa, dvs toppvärdet U(i) är stort och överskrider differensspänningen UD. Därför bestäms ett högt strömbörvärde U(Ibör 1) såsom tillslagsström av börvärdesgivaren 20. Om det elektromagnet- iska byggelementet (kopplingsreläet) 2 är attraherat, är induktansen L stor, dvs toppvärdet U(i) lågt- Referensvärdet UD uppnås icke mer av toppvärdet U(4) Och börvärdesgivaren 20 anger ett reducerat strömbörvärde U(Ibör 2) såsom håll- ström.

Fig. 4 visar en fjärde utföringsform av en elektronisk kopplingsanordning för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement. Denna utföringsform är väs- entligen likartat uppbyggd som kopplingsanordningen enligt fig. 2 men vid an- ordningen enligt fig. 4 är börvärdesgivaren 17 ersatt av en börvärdesgivare 22.

Den första ingången till börvärdesgivaren 22 påtrycks den av tidsbestäm- ningsanordningen 16 bestämda inkopplingstiden tin för kopplingstransistorn 1.

Den andra ingången till börvärdesgivaren 22 pâtrycks en referenstid tref.

Bör-värdesgivaren 22 jämför värdena av tref och tin och avger alltid ett ström-börvärde U(Iböt 1) = U(Ibör l.,) vid utgångssidan, när t¿n)tref.

Bör-värdesgivaren 22 avger alltid ett strömbörvärde U(Ibör 1) = U(Ibör 1.), när tin <: tref.

Vid den elektroniska kopplingsanordningen enligt fig. 4 regleras likaledes det magnetiska flödet y'i det elektromagnetiska byggelementet 2 icke till ett konstant värde utan det momentana tillståndet hos det elektromagnetiska byggele- mentet 2 bestäms och strömbörvärdet omkopplas motsvarande byggelementets 2 till- stånd mellan två olika höga värden. Därvid bestäms toppvärdet U(i) av växel- strömsdelen U(i) fast och utvärderingen av det elektromagnetiska hyggulemencets 2 tillstånd sker över kopplingstransistorns l inkopplingstid tin.

Differensspänningen UD vid tidpunkten för kopplingstransistorns 1 inkopp- ling ger referensen för toppvärdet Ufi) av växelströmsdelen. Emedan toppvärdet PÛFÜR Qwm s2o4712«7 _ har n _ W U({S vid konstant totaimotstånd'É1 r Rå, konstant induktans L och konstant inkopplingstid tim är proportionellt mot differensspänningen UD, elimineras därmed inflytandena av en varierande försörjningsspänning UV och ett varieran- de spänningsfall över RI , R2 genom ändring av strömbörvärdet. Vid en dylik ändring av UV och Ibör ändras likaledes differensspänningen UD och därmed ~ proportionellt härtill toppvärdet UC§)- Inflytandet av en motståndsändring av R1 på grund av en temperaturhöjning beaktas vid bestämningen av referensvärdet för börvärdesgivaren 22.

Vid ännu icke tillslaget elektromagnetiskt byggelement (kopplingsrelä) 2 är induktansen L låg- Därmed stiger strömmen i byggelementet 2 starkt och inkopp- língstiden tim för kopplingstransistorn l är ringa. Inkopplingstiden tin uppnår icke den förutbestämda referenstiden tref och börvärdesgivaren 22 avger följaktligen ett förhöjt strömbörvärde U(Ibör lv) såsom tillslagsström. Vid tillslaget elektromagnetiskt byggelement (kopplingsrelä) 2 stiger strömmen i byggelementet 2 på grund av den stora induktansen L endast svagt och kopplings- transistorns l inkopplingstid tin är lång- Inkopplingstiden tin överskri- der den förutbestämda referenstiden tref och börvärdesgivaren 22 avger följ- aktligen ett reducerat strömbörvärde U(Ibör 1..) såsom hållström. Kopplinga- transistorns 1 inkopplingstid tim bestäms alltså vid varje tidpunkt över tids- bestämningsanordningen 16 och börvärdesgivaren 22 anger allt efter momentant föreliggande ink0pPlíngStid Ein ett till det elektromagnetiska byggelementets 2 kopplingstillstånd anpassat strömbörvärde- _ Detta av börvärdesgivaren 22 bestämda strömbörvärde U(Ibör 1) tillförs subtraheraren lb och den styrbara adderaren 15. Subtraheraren 14 subtraherar strömbörvärdet U(Ibör 1) från den utvärderade försörjningsspänningen R2/ (Rl + R2) - UV och bildar på detta sätt differensspänningen UD i kopp- lingstransistorns 1 inkopplingsögonblick. Vid genomkopplad kopplíngsstransistor l tillförs komparatorn 5 ett förhöjt strömbörvärde U(Ibör 2) = U(Ibör 1) + UD. Detta förhöjda strömbörvärde av U(Ibör 2) bestämmer toppvärdet U i av växelströmsdelen, dvs toppvärdet_U(í5 är proportionellt mot differensspänningen UD. 2 Om strömmen U(Iär) uppnår värdet U(Ibör 2) = U(Ibör 1) + UD, spärrar komparatorn 5 kopplingstransistorn 1 och den styrbara adderaren 15 ger komparatorn 5 samtidigt det reducerade strömbörvärdet U(Ibör 2) = U(Ibör 1) för det följande inkopp- lingsögonblicket av kopplingstransistorn 1.

Sammanfattningsvis kan det för de elektroniska kopplingsanordningarna en- ligt fig. 3 och 4 konstateras att vid dessa anordningar den för säker attraktion 11 8204712~7 av ett kopplingsrelä nödvändiga höga tillslagsströmmen efter tillslag av reläet sänks till en lägre hållström. Detta möjliggör drift av ett växelströmskopp~ lingsrelä med likström ävensom en förlusteffektfattig drift av kopplingsreläet.

För ett säkert driftsätt sker sänkningen av tillslagsströmmen till hållströmmen endast när kopplingsreläet har attraherats säkert. Bestämningen av reläets kopp- lingstillstånd sker i båda fallen (fig. 3, 4) genom utvärdering av den olika magnetiska induktionen i reläspolen (= det elektromagnetiska byggelementet 2) i tillslaget och frånslaget tillstånd genom mätteknisk bestämning av reläspolens tidkonstanter.

En ytterligare möjlighet att bestämma det elektromagnetiska byggelementets kopplingstillstånd består i användningen av en mekanisk hjälpkontakt. Omkopplin- gen från en hög tillslagsström till en lägre hållström sker då i beroende av hjälpkontaktläget.

V Genom förkoppling av en Graetz-byggkrets kan alla beskrivna elektroniska kopplingsanordningar även drivas med en växelspänning såsom försörjningsspänning UV, varigenom nackdelen med anslutningspolaritet upphävs och ytterligare för- delar uppnås. Den magnetiska kretsen uppvisar icke längre några kortslutnings- ringar, varigenom byggvolymen minskas. Ankaret uppvisar även vid styrspännings- nollgenomgång (försörjningsspänning) en konstant attraktionskraft så att den vanliga brumtonen försvinner. Slutligen blir den genom skillnaden mellan lik- strömsmanövrerade- växelströmsmanövrerade kopplingsorgan nödvändiga typfloran reducerad till hälften.

Med de elektroniska kopplingsanordningarna enligt uppfinningen är det vid- are på enkelt sätt möjligt att realisera önskade tidsfunktioner, såsom exempel~ vis inkopplingsfördröjningar eller urkopplingsfördröjningar_ Uppfinningen används för styrning av kopplingsreläer och drosslar samt för övervakning av kopplingstillståndet hos kopplingsreläer och vidare för mättek~ nisk bestämning av den momentana induktansen hos elektromagnetiska byggelement vid likströmsbelastning, såsom exempelvis mättning av drosslar.

POOR QUALr

Claims (13)

8204712-7 _” Patentkrav¿_

1. Elektronisk kopplingsanordning för styrning av ett elektromagnetiskt byggelement särskilt en drossel eller en spole hos en elektromagnetisk kopp- lingsapparat, som uppvisar en magnetisk krets med spole, ok'och ankare, varvid* på en komparator vid ingångssidan ligger ett förutbestämt strömbörvärde ävensom ett uppmätt, mot strömmen i det elektromagnetiska byggelementet svarande ström- ärvärde och komparatorn vid utgångssidan i beroende av regleravvikelsen mellan _strömbörvärde och strömärvärde styr en i huvudströmkretsen.för det elektromagne- tiska byggelementet liggande, av försörjningsspänningen för styrning av det elektromagnetiska byggelementet påvérkbar omkopplare, särskilt en kopplingstran- sistor, k äzn n e t e c k n a d av att spänningsfallet (UD) över induktansen (L) hos det elektromagnetiska byggelementet (2) bestäms under eliminering av det ohmska spänningsfallet i omkopplarens (1) inkopplingsögonblick och används för utvärdering av det momentana kopplingstillståndet hos det elektromagnetiska byggelementet (2). '

2. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett styrbart motstånd (3) är anordnat i det elektromagnetiska byggelementets (2) huvndströmkrets, som i beroende av regleravvikelsen mellan toppvärdet (U(?)) av strömärvärdets (U(Iär)) växelströmsdel (U(i)) och den i omkopplarens (1) inkopplingsögonblick över byggelementets (2) induktans (L) fallande differens- spänningen (UD) är_styrbar över en regulator (12).

3. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att för bestämning av strömärvärdet (U(Iär)) finns en det styrbara motståndet (3) överbryggande spänningsdelare (R3, R4), varvid delningsförhållandet (R3/R4) är proportionellt mot förhållandet mellan de ohmska motstånden i det elektromagnetiska byggelementet (RI) och mätmotståndet (R2).

4. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av en subtraherare, som reducerar ett förutbestämt strömbörvärde (U(Ibör 1)) med medelvärdet (U(i)) av strömärvärdets (U(Iär)) _ växelströmsdel (U(i)).

5. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att för bildande av medelvärdet (U(i§) finns ett glättningsorgan (8), som är av- sett att vid ingångssidan tillföras strömärvärdets (U(Iär)) växelströmsdel (U(i))-

6. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en tidsbestämningsanordning (16) finns för bestämning av omkopplarens (1) inkopplingstid (Tin). 13 8204712-*7

7. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att efter tidsbestämningsanordningen (16) är kopplad en börvärdesgivare (l7,22), som vid utgångssidan avger olika strömbörvärden (U(Ibör l)i beroende av värde: av omkopplarens (1) inkopplingstid (tin)-

8. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att börvärdesgivaren (22) vid ingångssidan mottager en referenstid (tref) och börvärdesgivaren (22) i beroende av avvikelsen mellan inkopplingstid (tim) för omkopplaren (1) och referenstid (tref) avger två olika strömbörvärden (U(Ibör ))- - 1

9. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone ett av föregående krav, k ä n.n e t e c k n a d av att en subtraherare (7,2l) finns för att bilda ström- ärvärdets (U(Iär)) växelströmsdel (U(i)), på vars ingångssida strömärvärdet och strömbörvärdet (U(Ibör)) PåtfY°kS-

10. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav 9, k ä n n_e t e c k n a d av att efter subtraheraren (7,2l) är kopplad en toppvärdesmätare (l3) för att bilda toppvärdet (U(?)) av växelströmsdelen (U(i)).

11. ll. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone ett av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en subtraherare (ll,14,l9) finns för att bilda differensspänningen (UD), vilken vid ingångssidan är avsedd att påtryckas st- römbörvärdet (U(Ibör)) och ett värderat försörjningsspänningsvärde (R2/(R1 + Rz) . Uv).'

12. Elektronisk kopplingsanordning enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a d av att för värdering av försörjningsspänningen (UV) finns en spänningsdelare ' (10), vars delningsförhållande (R5/R6) är proportionellt mot förhållandet mellan de ohmska motstånden i det elektromagnetiska byggelementet (Rl) och ett för strömmätning avsett mätmotstånd (R2).

13. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone ett av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en i beroende av omkopplarens (1) kopplingstill- stånd styrbar adderare (15) finns för strömbörvärdesbildning (U(Ibör 2)), vil- ken vid ingångssidan påtrycks differensspänningen (UD) ävensom ett första strömbörvärde (U(Ibör 1)). lä. Elektronisk kopplingsanordning enligt åtminstone ett av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en börvärdesgivare (20) finns, som vid ingångssi- dan påtrycks differensspänningen (UD) ävensom toppvärdet (U(is) av strömärvär- dets (U(Iär)) växelströmsdel (U(i)). POOR QUAL]