WO2007118576A1 - Rectifier for supplying a brake coil - Google Patents

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WO2007118576A1
WO2007118576A1 PCT/EP2007/002604 EP2007002604W WO2007118576A1 WO 2007118576 A1 WO2007118576 A1 WO 2007118576A1 EP 2007002604 W EP2007002604 W EP 2007002604W WO 2007118576 A1 WO2007118576 A1 WO 2007118576A1
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WO
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coil
circuit
switch
voltage
rectifier
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/002604
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German (de)
French (fr)
Inventor
Karl Unsin
Andreas Marten
Original Assignee
Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/02Details
    • H02P3/04Means for stopping or slowing by a separate brake, e.g. friction brake, eddy-current brake
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/0085Partially controlled bridges

Definitions

  • the present invention relates to a rectifier circuit for feeding a coil - for example, the electromagnet of an electrically releasable brake - with power from an AC network.
  • Electrically released brakes such as the safety brakes of elevators, generally consist of a brake that is forced into engagement with springs.
  • "releasable” means that the brake is released or released by the action of the current: an electromagnet is provided to release the brake, it counteracts the spring force on an armature, but when de-energized, they bring Springs the brake back into engagement, for a significant proportion of the operating time of the The brake system on which the brake operates, therefore, the coil of the electromagnet must be energized, which requires a constant power supply. Typically, this is done by connecting to the local power grid.
  • the voltage of the local power grid available near the machinery typically has one of a number of different default values.
  • they may be the 400V rotary or high voltage or 230 / 250V home networks in Europe or the lower HOV home networks found in the US.
  • the electromagnetically-released brake manufacturer must provide a suitable coil, which requires extensive stockkeeping of products that must be manufactured, maintained and maintained.
  • the aim of the present invention is a rectifier circuit for feeding electromagnetically releasable brakes, which can be used with different mains voltages.
  • the same electromagnetic coil and for all sizes of electromagnets the same rectifier circuit can be used for all voltages.
  • this provides a circuit for feeding a coil with operating current, comprising:
  • Input terminals for connection to an AC mains; a rectifier circuit connected to the input terminals for generating a DC voltage based on the supplied AC current; and
  • Output terminals at which a DC voltage for connection to the coil is detachable at the rectifier circuit characterized by a power supply control loop connected to the output terminals for measuring and regulating the voltage across the output terminals, the power supply control circuit having a control output line and an internal circuit for applying a request signal to the output line; if more power is needed from the rectifier to maintain the regulated voltage at the output terminals; wherein the rectifier element has a voltage limiting circuit connected to the control output line of the power supply control circuit and allowing a current to the output terminals when the request signal has been received.
  • this provides a circuit for operating a coil for connection to AC power supplies of different operating voltages, one with the input terminals 711m Fr7Piicrpn pinpr ⁇ ? Irh npri nrii crh changing DC voltage; Output terminals for supplying a coil with the DC voltage generated by the rectifier; an electronic valve / switch with which a direct current can be switched on or off at any time; a freewheeling diode connected to the output terminals, with which the current flow through the coil can be maintained during the blocking periods of the electronic valve or switch; a control circuit connected to the output terminals, which measures the DC voltage applied to the coil and drives the electronic valve or the switch in order to keep constant the DC voltage applied to the coil; and a mechanical / electronic switch in the power supply of the coil, with which the freewheeling circuit is interrupted for an emergency shutdown.
  • the arrangement also has the advantage that for each desired current only one of a rectifier and a coil voltage existing retrofit kit, but not a separate unit for each current / voltage combination is to produce. This achieves a drastically reduced number of manufactured and vorzuhaltender components. Even if one sets different target coil currents, but there is a fairly wide current range for a single rectifier circuit is sufficient.
  • Fig. 1 is a circuit of the interconnected with a brake coil
  • Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the rectifier circuit also in Verschal device with a coil
  • Fig. 3 is a circuit of a third embodiment.
  • Fig. 1 shows a semi-controlled bridge.
  • the measuring and control element controls the electronic switches Tl and T2 so that the nominal DC voltage is applied to the coil.
  • the switch Sl is used for optional DC side shutdown.
  • the voltage regulation can be done by phase control, phase sequence control or pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the switch Sl is used for optional DC side shutdown.
  • the SCRs T1 and T2 replace the rectifiers in the positive half of the rectifier bridge.
  • the SCRs on their gate electrodes are energized to bypass the bridge rectifiers.
  • Fig. 2 shows a bridge rectifier circuit.
  • the measuring and control element acts on the alternating voltage side on the electronic switch Tl, so that the setpoint DC voltage is applied to the coil.
  • the voltage regulation can be done by phase control, phase control or pulse width modulation.
  • the switch Sl is used for optional DC side shutdown.
  • Fig. 3 shows a bridge rectification.
  • the measuring and control element controls the DC-side electronic switch Tl so that the target DC voltage applied to the coil.
  • the voltage regulation can be done by phase control, phase control or pulse width modulation.
  • the switch Sl is used for optional DC side shutdown.
  • the AC input is applied directly to a bridge rectifier.
  • the electronic switch e.g. IGBT regulates the voltage applied to the coil on the DC side according to the signals from the measuring and control element.
  • the "measuring and control element" in the block diagram can be an RC element with voltage divider for detecting the output voltage as well as an evaluation circuit that controls the electronic switches according to the level of the output voltage.It can be implemented, for example, with an operational amplifier or a microprocessor.
  • the coil Y1 is preferably nothing but the coil itself, which changes its effective resistance due to the change in temperature, so that the coil current decreases when the coil voltage is kept constant.
  • an optional up or down regulation of the control voltage is intended to achieve overexcitation and / or a reduced holding voltage.
  • the coil is over-excited to build up the magnetic field as quickly as possible and kept energized at a reduced voltage after complete excitation.
  • the circuit arrangements are suitable for any mains frequencies, including in particular 50 Hz or 60 Hz (for example USA). It has been found that mains voltages can be operated over a range of the order of 3: 1.

Abstract

A circuit for operating a coil of an electrically released safety brake to connect to alternating current supplies with different operating voltages (preferably mono-phase) comprising: a rectifier circuit connected to the input terminals for the generation of a periodically changing direct current voltage; output terminals for supplying a coil with the direct current voltage generated by the rectifier; an electronic valve/switch, serving to switch the direct current on or off at any time; preferably a recovery diode, which is connected to the output terminals in order to maintain the current flow through the coil during the off-periods of the electronic valve/switch; a control circuit connected to the output terminals which measures the direct current voltage applied to the coil and which controls the electronic valve/the electronic switch in such a way that the direct current voltage applied to the coil remains constant; and a mechanical/electronic switch in the current feed to the coil for the purposes of the interruption and rapid cut-off of the free-wheeling circuit (Fig. 1).

Description

Gleichrichter zum Speisen einer Bremsspule Rectifier for feeding a brake coil
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichrichterschaltung zur Speisung einer Spule - bspw. den Elektromagneten einer elektrisch lüftbaren Bremse - mit Strom aus einem Wechselstromnetz.The present invention relates to a rectifier circuit for feeding a coil - for example, the electromagnet of an electrically releasable brake - with power from an AC network.
Technischer HintergrundTechnical background
Elektrisch lüftbare Bremsen wie die Sicherheitsbremsen von Aufzügen bestehen im Allgemeinen aus einer Bremse, die mit Federn in den Eingriff gedrückt wird. In diesem Zusammenhang bedeutet „lüftbar", dass die Bremse durch die Einwirkung des Stroms gelöst bzw. freigesetzt wird: Ein Elektromagnet ist vorgesehen, um die Bremse zu lüften. Er wirkt der Federkraft entgegen auf einen Anker; sobald er jedoch stromlosgeschaltet wird, bringen die Federn die Bremse in den Eingriff zurück. Für einen erheblichen Anteil der Betriebszeit der Ma- schinenanlage, an der die Bremse arbeitet, muss daher die Spule des Elektromagneten erregt sein, was eine ständige Stromzufuhr erfordert. Typischerweise erfolgt diese durch Anschluss an das örtliche Stromnetz. Die Spannung des nahe der Maschinenanlage verfügbaren örtlichen Stromnetzes hat typischerweise einen einer Anzahl unterschiedlicher Standardwerte. Es kann sich bspw. um die 400V-Dreh- bzw. Starkstrom- oder um die 230/250V-Hausnetze in Europa oder um die niedrigeren HOV-Hausnetze handeln, die sich in den USA finden. Für jede verfügbare Spannung und Bremsleistung muss der Hersteller der elektromagnetisch lüftbaren Bremse eine geeignete Spule liefern, was eine umfangreiche Lagerhaltung an Produkten erfordert, die gefertigt, vorgehalten und gewartet werden müssen.Electrically released brakes, such as the safety brakes of elevators, generally consist of a brake that is forced into engagement with springs. In this context, "releasable" means that the brake is released or released by the action of the current: an electromagnet is provided to release the brake, it counteracts the spring force on an armature, but when de-energized, they bring Springs the brake back into engagement, for a significant proportion of the operating time of the The brake system on which the brake operates, therefore, the coil of the electromagnet must be energized, which requires a constant power supply. Typically, this is done by connecting to the local power grid. The voltage of the local power grid available near the machinery typically has one of a number of different default values. For example, they may be the 400V rotary or high voltage or 230 / 250V home networks in Europe or the lower HOV home networks found in the US. For any available voltage and braking power, the electromagnetically-released brake manufacturer must provide a suitable coil, which requires extensive stockkeeping of products that must be manufactured, maintained and maintained.
Dieses Problem der unterschiedlichen Netzspannungen ist in der Druckschrift DE 19740 016 (entsprechend US 6 291 952) angesprochen, die eine Anordnung beschreibt, in der der durchschnittliche Stromfluss durch die Spule mit einem elektronischen Schalter begrenzt wird. Da der magnetische Effekt der Spule proportional zu dem durch die Windungen fließenden Strom ist, wird mit dem Regeln auf einen durchschnittlichen Strom auch die magnetische Feldstärke auf den zum Lüften der Bremse geforderten Sollwert geregelt, und dies unabhängig von der an die Schaltung als Ganzes angelegten Spannung. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass für jede Bremsgröße ein eigener Grenzstrom eingestellt werden muss. Die Schaltung liefert keinen Schutz gegen thermische Überlast, die auftreten können, wenn der Wirkwiderstand der Spule steigt. Typischerweise wird die Spule über längere Zeiträume erregt; sie erwärmt sich daher. Mit der Erwärmung steigt ihr Widerstand. Wird nun der Spulenstrom konstant gehalten und erwärmt sich die Spule, steigt auch die in ihr umgesetzte Leistung, was ihre Temperatur weiter in die Höhe treibt. Zum Konstanthalten des Strom ist eine noch höhere Spannung erforderlich. Die steigende Leistung und Spannung können rasch zu einem Ausfall der Spule führen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Gleichrichterschaltung zum Speisen elektromagnetisch lüftbarer Bremsen, die mit unterschiedlichen Netzspannungen einsetzbar ist. Vorzugsweise ist für alle Spannungen die gleiche elektromagnetische Spule und für alle Größen von Elektromagneten die gleiche Gleichrichterschaltung einsetzbar.This problem of different line voltages is addressed in the document DE 19740 016 (corresponding to US 6 291 952), which describes an arrangement in which the average current flow through the coil is limited by an electronic switch. Since the magnetic effect of the coil is proportional to the current flowing through the windings, regulating the average current also regulates the magnetic field strength to the desired setpoint for releasing the brake, regardless of the voltage applied to the circuit as a whole , A disadvantage of this arrangement is that for each brake size, a separate limiting current must be set. The circuit provides no protection against thermal overload, which can occur when the effective resistance of the coil increases. Typically, the coil is energized for extended periods of time; she warms up therefore. With the warming their resistance increases. If the coil current is kept constant and the coil heats up, the power converted into it also increases, which raises its temperature further. To keep the current constant an even higher voltage is required. The increasing power and voltage can quickly lead to a failure of the coil. The aim of the present invention is a rectifier circuit for feeding electromagnetically releasable brakes, which can be used with different mains voltages. Preferably, the same electromagnetic coil and for all sizes of electromagnets the same rectifier circuit can be used for all voltages.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt diese eine Schaltung zum Speisen einer Spule mit Betriebsstrom bereit, die aufweist:According to a first aspect of the present invention, this provides a circuit for feeding a coil with operating current, comprising:
Eingangsanschlüsse zum Anschluss an ein Wechselstromnetz; eine mit den Eingangsanschlüssen verbundene Gleichrichterschaltung zum Erzeugen einer Gleichspannung auf der Basis des zugeführten Wechselstroms; undInput terminals for connection to an AC mains; a rectifier circuit connected to the input terminals for generating a DC voltage based on the supplied AC current; and
Ausgangsanschlüsse, an denen an der Gleichrichterschaltung eine Gleichspannung zum Anschluss an die Spule abnehmbar ist; gekennzeichnet durch einen Spannungsversorgungs-Regelkreis, der an die Ausgangsanschlüsse gelegt ist, um die an den Ausgangsanschlüssen liegende Spannung zu messen und zu regeln, wobei der Spannungsversorgungs- Regelkreis eine Steuerausgangsleitung sowie eine interne Schaltung aufweist, mit der ein Anforderungssignal auf die Ausgangsleitung legbar ist, falls mehr Strom vom Gleichrichter benötigt wird, um die geregelte Spannung an den Ausgangsanschlüssen aufrecht zu erhalten; wobei das Gleichrichterelement eine Spannungsbegrenzungsschaltung aufweist, die mit der Steuerausgangsleitung des Spanunngsversorgungs-Regelkreises verbunden ist und einen Strom zu den Ausgangsanschlüssen zulässt, wenn das Anforderungssignal empfangen wurde.Output terminals at which a DC voltage for connection to the coil is detachable at the rectifier circuit; characterized by a power supply control loop connected to the output terminals for measuring and regulating the voltage across the output terminals, the power supply control circuit having a control output line and an internal circuit for applying a request signal to the output line; if more power is needed from the rectifier to maintain the regulated voltage at the output terminals; wherein the rectifier element has a voltage limiting circuit connected to the control output line of the power supply control circuit and allowing a current to the output terminals when the request signal has been received.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung stellt diese eine Schaltung für den Betrieb einer Spule zum Anschluss an Wechselstromversorgungen unterschiedlicher Arbeitsspannungen bereit, die eine mit den Eingangsanschlüssen
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711m Fr7Piicrpn pinpr <?irh npri nrii crh ändernden Gleichspannung; Ausgangsanschlüsse zum Speisen einer Spule mit der vom Gleichrichter erzeugten Gleichspannung; einem elektronischen Ventil /Schalter, mit dem ein Gleichstrom jederzeit ein- bzw. ausschaltbar ist; eine an die Ausgangsanschlüsse angeschlossene Freilaufdiode, mit der während den Sperrzeiten des elektronischen Ventils bzw. Schalters der Stromfluss durch die Spule aufrecht erhaltbar ist; einen an die Ausgangsanschlüsse angeschlossenen Regelkreis, der die an der Spule anliegende Gleichspannung misst und das elektronische Ventils bzw. den Schalter ansteuert, um die an der Spule anliegende Gleichspannung konstant zu halten; und einen mechanischen/ elektronischen Schalter in der Stromversorgung der Spule aufweist, mit der der Freilaufkreis für eine Schnellabschaltung unterbrechbar ist.
According to a second aspect of the invention, this provides a circuit for operating a coil for connection to AC power supplies of different operating voltages, one with the input terminals
Figure imgf000005_0001
711m Fr7Piicrpn pinpr <? Irh npri nrii crh changing DC voltage; Output terminals for supplying a coil with the DC voltage generated by the rectifier; an electronic valve / switch with which a direct current can be switched on or off at any time; a freewheeling diode connected to the output terminals, with which the current flow through the coil can be maintained during the blocking periods of the electronic valve or switch; a control circuit connected to the output terminals, which measures the DC voltage applied to the coil and drives the electronic valve or the switch in order to keep constant the DC voltage applied to the coil; and a mechanical / electronic switch in the power supply of the coil, with which the freewheeling circuit is interrupted for an emergency shutdown.
Die erfindungsgemäße Anordnung regelt die an der Spule liegende Spannung. Steigt also die Temperatur der Spule, sinkt die in der Spule umgesetzte Leistung als Funktion des Widerstands (P = U2 /R). Dadurch verringert sich der Heizeffekt der Spule. Da weiterhin die Spannung an der Spule stabilisiert wird, ist die Schaltung an über einen breiten Bereich unterschiedlichen Netz- bzw. Versorgungsspannungen und für einen breiten Bereich von Spulenströmen verwendbar. Die Anordnung hat auch den Vorteil, dass für jeden Sollstrom nur ein aus einem Gleichrichter und einer Spulenspannung bestehender Nachrüstsatz, nicht aber eine separate Einheit für jede Strom /Spannung-Kombination herzustellen ist. Dadurch erreicht man eine drastisch gesenkte Anzahl herzustellender und vorzuhaltender Bauteile. Auch wenn man unterschiedliche Soll-Spulenströme ansetzt, besteht doch ein ziemlich breiter Strombereich, für den eine einzige Gleichrichterschaltung ausreicht. Weitere Aspekte der Erfindung sind u.a. ein Um- bzw. Nachrüstsatz aus dem Gleichrichter und einer Bremsspule sowie eine vollständige Bremse aus dem Gleichrichter, der Spule und den zugehörigen Bremsbauteilen wie den Bremsplatten und den Federn zum Einlegen der Bremse. Das Konstruieren solcher Bremsen selbst ist bekannt und lässt sich mehreren auf den Namen der Anmelderin lautenden Patentschriften entnehmen. BeschreibungThe arrangement according to the invention regulates the voltage applied to the coil. If the temperature of the coil increases, the power converted in the coil decreases as a function of the resistance (P = U 2 / R). This reduces the heating effect of the coil. Further, since the voltage on the coil is stabilized, the circuit can be used over a wide range of different supply voltages and for a wide range of coil currents. The arrangement also has the advantage that for each desired current only one of a rectifier and a coil voltage existing retrofit kit, but not a separate unit for each current / voltage combination is to produce. This achieves a drastically reduced number of manufactured and vorzuhaltender components. Even if one sets different target coil currents, but there is a fairly wide current range for a single rectifier circuit is sufficient. Other aspects of the invention include a conversion or retrofit kit from the rectifier and a brake coil and a full brake from the rectifier, the coil and the associated brake components such as the brake plates and the springs for engaging the brake. The design of such brakes themselves is known and can be found in several patent pending in the name of the applicant. description
Es werden nun einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterThere will now be some embodiments of the present invention
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.With reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 ist ein Stromlauf des mit einer Bremsspule verschaltetenFig. 1 is a circuit of the interconnected with a brake coil
Gleichrichters;Rectifier;
Fig. 2 ist ein Stromlauf einer zweiten Ausführungsform der Gleichrichterschaltung ebenfalls in Verschal tung mit einer Spule; undFig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the rectifier circuit also in Verschal device with a coil; and
Fig. 3 ist ein Stromlauf einer dritten Ausführungsform.Fig. 3 is a circuit of a third embodiment.
Fig. 1 zeigt eine halbgesteuerte Brücke. Das Mess- und Regelglied steuert die elektronischen Schalter Tl und T2 so an, dass an der Spule die Soll-Gleichspannung anliegt. Der Schalter Sl dient zur optionalen gleichstromseitigen Abschaltung. Die Spannungsregelung kann durch Phasenanschnittsteuerung, Phasenabschnittsteuerung oder Impulsbreitenmodulation (PWM) erfolgen. Der Schalter Sl dient zur optionalen gleichstromseitigen Abschaltung.Fig. 1 shows a semi-controlled bridge. The measuring and control element controls the electronic switches Tl and T2 so that the nominal DC voltage is applied to the coil. The switch Sl is used for optional DC side shutdown. The voltage regulation can be done by phase control, phase sequence control or pulse width modulation (PWM). The switch Sl is used for optional DC side shutdown.
In der Anordnung nach Fig. 1 ersetzen also die SCRs Tl und T2 die Gleichrichter in der positiven Hälfte der Gleichrichterbrücke. Ist Strom erforderlich, um den Sollwert der Spulenspannung aufrecht zu erhalten, werden die SCRs an ihren Gate-Elektroden erregt so dass die Brückengleichrichter durchschalten.In the arrangement according to FIG. 1, therefore, the SCRs T1 and T2 replace the rectifiers in the positive half of the rectifier bridge. When power is required to maintain the coil voltage setpoint, the SCRs on their gate electrodes are energized to bypass the bridge rectifiers.
Die Fig. 2 zeigt eine Brückengleichrichterschaltung. Das Mess- und Regelglied wirkt wechselspannungsseitig auf den elektronischen Schalter Tl, so dass die Soll-Gleichspannung an der Spule anliegt. Die Spannungsregelung kann durch Phasenanschnittsteuerung, Phasenabschnittsteuerung oder Impulsbreitenmodulation erfolgen. Der Schalter Sl dient zur optionalen gleichstromseitigen Abschaltung.Fig. 2 shows a bridge rectifier circuit. The measuring and control element acts on the alternating voltage side on the electronic switch Tl, so that the setpoint DC voltage is applied to the coil. The voltage regulation can be done by phase control, phase control or pulse width modulation. The switch Sl is used for optional DC side shutdown.
In der Anordnung der Fig. 2 ist ein Triac oder anderes elektrisches AC- Brückengleichrichter nach Bedarf und der Ansteuerung durch das Mess- und Regelglied Strom zuzuführen.In the arrangement of FIG. 2, a triac or other electrical AC- Bridge rectifier as needed and the control by the measuring and control element supply current.
Fig. 3 zeigt eine Brückengleichrichtung. Das Mess- und Regelglied steuert den gleichspannungsseitigen elektronischen Schalter Tl so an, dass die Soll- Gleichspannung an der Spule anliegt. Die Spannungsregelung kann durch Phasenanschnittsteuerung, Phasenabschnittsteuerung oder Impulsbreitenmodulation erfolgen. Der Schalter Sl dient zur optionalen gleichstromseitigen Abschaltung.Fig. 3 shows a bridge rectification. The measuring and control element controls the DC-side electronic switch Tl so that the target DC voltage applied to the coil. The voltage regulation can be done by phase control, phase control or pulse width modulation. The switch Sl is used for optional DC side shutdown.
In dieser Anordnung ist daher der AC-Eingang direkt an einen Brückengleichrichter gelegt. Der elektronische Schalter, z.B. IGBT regelt die an die Spule gelegte Spannung gleichstromseitig entsprechend den Signalen aus dem Mess- und Regelglied.In this arrangement, therefore, the AC input is applied directly to a bridge rectifier. The electronic switch, e.g. IGBT regulates the voltage applied to the coil on the DC side according to the signals from the measuring and control element.
In allen oben beschriebenen Schaltungen lässt sich parallel zur Spule eine Diode legen, die nach einer Unterbrechung der Stromzufuhr den weiteren Stromfluss gewährleistet. In Reihe mit dieser Freilaufdiode kann optional ein Schalter liegen, der sich öffnen lässt, um einen maximalen Stromabfall des Spulenstroms sicherzustellen. Schließlich lässt sich eine Schutzschaltung einbauen, die einen übermäßigen Anstieg der Rückspannung an der Spule verhindert, die die Elektronik beschädigen könnte.In all the circuits described above can be parallel to the coil put a diode, which ensures the continuation of current flow after an interruption of the power supply. In series with this freewheeling diode may optionally be a switch that can be opened to ensure a maximum current drop of the coil current. Finally, a protection circuit can be installed which prevents an excessive increase in the return voltage across the coil, which could damage the electronics.
Das „Mess- und Regelglied" im Blockschaltbild kann ein RC-Glied mit Spannungsteiler zum Erfassen der Ausgangsspannung sowie eine Auswerteschaltung sein, die entsprechend der Höhe der Ausgangsspannung die elektronischen Schalter ansteuert. Es lässt sich z.B. mit einem Operationsverstärker oder einem Mikroprozessor realisieren. Die Spule Yl ist vorzugsweise nichts als die Spule selbst, die auf Grund der Temperaturänderung ihren Wirkwiderstand ändert, so dass bei konstant gehaltener Spulenspannung der Spulenstrom sinkt.The "measuring and control element" in the block diagram can be an RC element with voltage divider for detecting the output voltage as well as an evaluation circuit that controls the electronic switches according to the level of the output voltage.It can be implemented, for example, with an operational amplifier or a microprocessor. The coil Y1 is preferably nothing but the coil itself, which changes its effective resistance due to the change in temperature, so that the coil current decreases when the coil voltage is kept constant.
Für alle oben beschriebenen Ausführungsformen ist an eine optionale Auf- oder Abwärtsregelung der Regelspannung gedacht, um eine Übererregung und /oder eine reduzierte Haltespannung zu erreichen. Typischerweise wird die Spule bei der anfänglichen Erregung übererregt, um das magnetische Feld schnellstmöglich aufzubauen, und nach völliger Erregung mit verringerter Spannung erregt gehalten. Die Schaltungsanordnungen sind für beliebige Netzfrequenzen geeignet, einschl. insbesondere 50 Hz bzw. 60 Hz (z.B. USA). Es hat sich herausgestellt, dass Netzspannungen über einen Bereich der Größenordnung von 3:1 bedienbar sind.For all of the embodiments described above, an optional up or down regulation of the control voltage is intended to achieve overexcitation and / or a reduced holding voltage. Typically, in the initial excitation, the coil is over-excited to build up the magnetic field as quickly as possible and kept energized at a reduced voltage after complete excitation. The circuit arrangements are suitable for any mains frequencies, including in particular 50 Hz or 60 Hz (for example USA). It has been found that mains voltages can be operated over a range of the order of 3: 1.
M 5333 HP/ Cl M 5333 HP / Cl

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schaltung für den Betrieb einer Spule zum Anschluss an Wechselstromversorgungen mit unterschiedlichen Betriebsspannungen (vorzugsweise einphasig) mit: einer mit den Eingangsanschlüssen verbundenen Gleichrichterschaltung zum Erzeugen einer sich periodisch ändernden Gleichspannung;A circuit for operating a coil for connection to AC power supplies having different operating voltages (preferably single-phase), comprising: a rectifier circuit connected to the input terminals for generating a periodically varying DC voltage;
Ausgangsanschlüssen zum Versorgen einer Spule mit der vom Gleichrichter erzeugten Gleichspannung; einem elektronischen Ventil /Schalter, um den Gleichstrom jederzeit ein- bzw. auszuschalten; vorzugsweise einer Freilaufdiode, die an die Ausgangsanschlüsse angeschlossen ist, um während der Sperrzeiten des elektronischen Ventils/ Schalters den Stromfluss durch die Spule aufrecht zu erhalten; einem an die Ausgangsanschlüsse angeschlossenen Regelkreis, der die an der Spule anliegende Gleichspannung misst und das elektronische Ventil /den elektronischen Schalter so ansteuert, dass die an der Spule liegende Gleichspannung konstant bleibt; und einem mechanischen/ elektronischen Schalter in der Stromzufuhr zur Spule zwecks Unterbrechung und Schnellabschaltung des Freilaufkreises.Output terminals for supplying a coil with the DC voltage generated by the rectifier; an electronic valve / switch to turn DC power on and off at any time; preferably, a freewheeling diode connected to the output terminals to maintain current flow through the coil during the off-time of the electronic valve / switch; a control circuit connected to the output terminals, which measures the DC voltage applied to the coil and controls the electronic valve / switch so that the DC voltage across the coil remains constant; and a mechanical / electronic switch in the power supply to the coil for interruption and quick shutdown of the freewheeling circuit.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der der Gleichrichter als halbgesteuerte Brückenschaltung ausgeführt ist und die Steuerelemente (vorzugsweise Thyristoren, Transistoren, MOSFETs oder IGBTs) durch den Regelkreis angesteuert werden.2. A circuit according to claim 1, wherein the rectifier is designed as a half-controlled bridge circuit and the control elements (preferably thyristors, transistors, MOSFETs or IGBTs) are driven by the control circuit.
3. Schaltung nach Anspruch 1, bei der der Gleichrichter als Brücken- oder Einweggleichrichter ausgeführt ist und sich im Stromkreis der Ausgangsanschlüsse der Spule ein elektronisches Ventil /ein elektronischer Schalter (vorzugsweise Thyristor, Transistor, MOSFET oder IGBT) befindet, der vom Regelkreis angesteuert wird. 3. The circuit of claim 1, wherein the rectifier is designed as a bridge or half-wave rectifier and in the circuit of the output terminals of the coil, an electronic valve / an electronic switch (preferably thyristor, transistor, MOSFET or IGBT) is controlled by the control circuit ,
4. Schaltung nach Anspruch 1, bei der der Gleichrichter als Brücken- oder Einweggleichrichter ausgeführt ist und im Stromkreis der eingangsanschlüsse ein elektronisches Ventil /ein elektronischer Schalter (vorzugsweise ein Triac) befindet, der vom Regelkreis angesteuert wird.4. The circuit of claim 1, wherein the rectifier is designed as a bridge or half-wave rectifier and in the circuit of the input terminals an electronic valve / an electronic switch (preferably a triac) is located, which is controlled by the control loop.
5. Schaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der der Regelkreis umschaltbar ist, um eine höhere Spannung zum Übererregen und eine niedrigere Spannung zum Halten des Elektromagneten zu erzeugen.5. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein the control circuit is switchable to produce a higher voltage for over-excitation and a lower voltage for holding the electromagnet.
6. Schaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der das elektronische Ventil /der elektronische Schalter als vom Regelkreis in Phasenan- bzw. - abschnittsteuerung angesteuert wird.6. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein the electronic valve / the electronic switch is controlled by the control circuit in phase or - section control.
7. Schaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der das elektronische Ventil /der elektronische Schalter vom Regelkreis in Impulsbreitenmodulation (PWM) geschaltet wird.7. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein the electronic valve / the electronic switch is switched by the control circuit in pulse width modulation (PWM).
8. Schaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der im Freilaufkreis der Spule ein Schalter (vorzugsweise mechanisch oder als elektronisches Ventil /elektronischer Schalter) liegt8. A circuit according to any one of the preceding claims, wherein in the freewheeling circuit of the coil is a switch (preferably mechanically or as an electronic valve / electronic switch)
9. Schaltung nach Anspruch 8 mit einem spannungbegrenzenden elektronischen Bauelement (vorzugsweise einem Varistor, einer Zenerdiode oder einer Supressordiode)an den Ausgangsanschlüssen zur Begrenzung der Ausschaltspannung an der Spule.9. A circuit according to claim 8 having a voltage-limiting electronic component (preferably a varistor, a zener diode or a suppressor diode) at the output terminals for limiting the turn-off voltage to the coil.
10. Elektronisch lüftbare Bremse oder andere elektromagnetische Komponenten nach VDE580, mit:10. Electronically releasable brake or other electromagnetic components according to VDE580, with:
Federn, die die Bremsbeläge in einen Bremszustand drücken; einem Elektromagneten, der angeschlossen ist, um den Kräften der Federn entgegenzuwirken und so die Bremse zu lösen; und einer Schaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsanschlüsse mit der Spule des Elektromagneten verbunden sind.Springs that urge the brake pads to a braking condition; an electromagnet which is connected to counteract the forces of the springs and thus release the brake; and a circuit according to any one of the preceding claims, wherein the output terminals are connected to the coil of the electromagnet.
11. Verfahren zum Regeln der Anschlussspannung eines Elektromagneten mit folgenden Schritten:11. Method for controlling the terminal voltage of an electromagnet, comprising the following steps:
Anschließen einer Gleichrichterschaltung an eine (vorzugsweise einphasige) Wechselstromversorgung zum Erzeugen einer sich periodisch ändernden Gleichspannung;Connecting a rectifier circuit to a (preferably single-phase) AC power supply for generating a periodically varying DC voltage;
Speisen einer Spule mit der vom Gleichrichter erzeugten Gleichspannung unter Steuerung eines elektronischen Ventils /Schalters, um den Gleichstrom ständig ein- und auszuschalten; vorzugsweises Anschließen einer Freilaufdiode an die Ausgangsanschlüsse, um während der Sperrzeiten des elektronischen Ventils /Schalters den Strom- fluss durch die Spule aufrecht zu erhalten;Feeding a coil with the DC voltage generated by the rectifier under the control of an electronic valve / switch to continuously turn on and off the DC power; preferably, connecting a freewheeling diode to the output terminals to maintain current flow through the coil during the off-time of the electronic valve / switch;
Messen der an der Spule liegenden Gleichspannung und Ansteuern des elektronischen Ventils /Schalters derart, dass die an der Spule liegende Gleichspannung konstant bleibt; und vorzugsweises Unterbrechen der Sromversorgung der Spule im Freilaufkreis zwecks Schnellabschaltung.Measuring the DC voltage applied to the coil and driving the electronic valve / switch such that the DC voltage applied to the coil remains constant; and preferably interrupting the power supply of the coil in the freewheeling circuit for rapid shutdown.
HP /Cl m5333-besch+an HP / Cl m5333-besch + an
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