WO2008067782A1 - Verfahren zum ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen relais und steuereinrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen relais und steuereinrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2008067782A1
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relay
holding
control device
currents
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PCT/DE2006/002204
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Ingo Erkens
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
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    • H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator
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    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling at least two electromagnetic relays, in which after switching on a respective relay whose relay contacts are held by means of a current flowing through a relay coil of the relay pulsed holding current in its on position.
  • the invention further relates to a control device for carrying out the method.
  • Electromagnetic relays In electrical devices, electromagnetic relays are often used to perform controlled switching operations. Electromagnetic relays usually consist of a relay coil and at least one pair of electrical relay contacts. If an electric current is applied to the relay coil, a magnetic field is generated around the relay coil, whereby a movable contact of the relay contacts is moved to the other contact. If the relay contacts finally touch, a current flow is possible via them. When the current flowing through the relay coil is interrupted again, the movable contact becomes. for example, by means of a spring device moved back to its original position, so that the relay contacts are back in their open position and no current flow can take place over them.
  • a pulsed holding current is to be understood as meaning an electrical current which is suitable for holding the relay contacts in their switched-on state and composed of a plurality of successive current pulses, between which the electric current in each case drops to zero or at least a significantly lower value accepts.
  • a pulsed current may be a rectangular current.
  • EP 0 392 058 A1 it is known from European published patent application EP 0 392 058 A1 to control a plurality of mutually parallel relay coils of electromagnetic relays via a common pulsed holding current. The pulsation is adjusted to the number of switched-on relays and to the temperature of the relays so that a required incidenthaitestrom not be exceeded.
  • US Pat. No. 5,402,302 also discloses a drive circuit for relay coils of a plurality of electromagnetic relays, in which a pulsed holding current is supplied to a plurality of relay coils connected in parallel with one another.
  • the object of the invention is to specify a method and a control device for activating at least two electromagnetic relays in such a way that a heat emission caused by the holding current is reduced even further.
  • the object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, in which ner control device for the relay coils via at least two An horraus sauté sau from temporally successive current pulses composite holding currents are delivered, which are adapted to hold the respective relay contacts in their on state, and the control device emits the pulsed holding currents to the An horraus saun in such a way that to each arbitrary point in time, only at exactly one of the An horrausginge a current pulse is delivered.
  • the invention is therefore based on the finding that by a time-delayed delivery of the current pulses to the relay coils via separate drive outputs in an advantageous manner, a lower current flow through all relay coils and their leads takes place and the heat output is therefore lower than at all the same at all relay coils in Parallel connection delivered current pulses would be the case.
  • the respective holding currents for the relay coils are generated from a common source current, by splitting the source current into current pulses for the respective relay coils by means of a control device such that a pulsed holding current is generated for each relay coil , In this way, the respective holding currents can be generated particularly easily by breaking the source current into a plurality of pulsed holding currents.
  • the source current can be a current of any kind, eg an alternating current. However, it is considered particularly advantageous if a constant direct current is used as the source current. Such a constant Gleiqhstrom can namely be decomposed in a simple manner in square-wave current pulses, so that to hold the relay coils suitable holding currents arise.
  • the holding current is delivered to exactly one relay coil in each case by means of each drive output of the control device.
  • the holding current is delivered to exactly one relay coil at each drive output.
  • the holding current is delivered to at least two relay coils connected in parallel by means of at least one drive output of the control device. In this case, several parallel-connected relay per control output of the control device could be provided.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention also provides that the respective pulsed holding current is smoothed by means of an electrical storage device.
  • the holding current supplied to a relay coil can be more uniformly supplied to the relay coil.
  • the electrical storage device may be a capacitor.
  • control device information is supplied to which control outputs a holding current is to be delivered to hold corresponding relay in the on state, and the controller based on this information correspondingly many current pulses to form generated respective holding currents and these holding currents via the corresponding control outputs the relay coils of the switched on stand to be held relays.
  • control device always generates the number of its control outputs correspondingly many current pulses to form corresponding holding currents and the respective relay coils are applied via their respective associated switching devices with the respective holding current when the respective relays are kept in the on state should. In this case, the relay coils are thus acted upon by separate switching devices with the holding currents.
  • the advantage of this embodiment is that a regularly recurring current pulse of the same size is provided for each drive output and no further measures for adapting the current pulses become necessary.
  • both the control device and the electromagnetic relay are components of an electrical protection, control, field or power quality device or an electrical energy meter. Namely, such devices are usually encapsulated electrical devices of smaller design without active cooling mechanisms, where a low heat emission from electromagnetic relays is advantageous.
  • the invention will be described below, with reference to exemplary embodiments. Show this
  • FIG. 1 is a schematic representation of an electromagnetic relay
  • FIG. 2 shows a current-time diagram with different holding currents
  • Figure 4 shows the course of pulsed holding currents for driving two electromagnetic relays according to a
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram for explaining the activation of two electromagnetic relays
  • FIG. 6 shows a current-time diagram for representing three pulsed holding currents
  • FIG. 7 shows a current-time diagram for explaining a first exemplary embodiment of a change from three pulsed holding currents to four pulsed holding currents, FIG.
  • FIG. 8 shows a current-time diagram for explaining a second exemplary embodiment of a change from three pulsed holding currents to four pulsed holding currents
  • FIG. 9 shows a block diagram for explaining a further exemplary embodiment of an arrangement for controlling a plurality of electromagnetic relays
  • FIG. 10 shows a schematic block diagram with a first exemplary embodiment of the connection of a plurality of electromagnetic relays to control outputs of a control device
  • FIG. 11 shows a schematic block diagram with a second exemplary embodiment of the connection of a plurality of electromagnetic relays to control outputs of a control device.
  • Figure 1 shows the structure of a conventional electromagnetic relay 10 in a schematic representation.
  • Such relays find use, for example, in electrical devices to allow current flow through a control circuit in a separate load circuit.
  • such devices may be electrical automation devices for automating electrical power networks, such as those described in US Pat. electrical protection,
  • Control, field, or power quality devices or even act around electrical energy meters.
  • the relay 10 has a relay coil 11 and relay contacts 12.
  • the relay coil 11 can be electrically contacted via first terminals 13.
  • the relay contacts 12 are electrically contacted via second terminals 14.
  • an inrush current is applied to the first terminals 13, which causes the generation of a magnetic field in the relay coil 11.
  • a moving Licher contact 12a of the relay contacts 12 against the spring force of the spring 15 to a fixed contact 12b of the relay contacts 12 to move until the relay contacts 12 are in galvanic connection and a current flow through the second terminals 14 of the relay 10 and the now closed relay contacts 12 take place can.
  • Equation (1) Equation (1), where I is the current flowing through the relay coil 11.
  • FIG. 2 should be considered in addition to FIG.
  • FIG. 2 shows by way of example a diagram in which the current intensity is plotted over time.
  • holding current I 1 a constant direct current which is represented by a straight line 21 in the diagram and which is suitable for generating a sufficient magnetic field in the relay coil 11 (see FIG. 1) in order to hold the relay contacts 12 in their closed position . Due to the current flow SES the holding current I ⁇ generated in the relay coil 11 thermal power must be continuously to the environment of the relay coil
  • FIG. 2 shows another holding current, which is shown by a dash-dotted line 22.
  • This holding current is a pulsed holding current in the form of a rectangular current. This means that the holding current has current pulses 23, during which the holding current assumes its maximum value I 2 . Between the current pulses 23 there are regions 24 to which the holding current assumes the value zero (or at least a significantly lower value than during the current pulses). This pulsed holding current must also be able to generate in the relay coil 11 a magnetic field that is sufficient, the relay contacts
  • the relay coil 11 Compared to the holding current in the form of direct current according to the straight line 21, however, the relay coil 11 must be supplied with a larger amount of energy during the current pulses 23, so that a sufficient force is still exerted on the relay contacts 12 during the regions 24 between the current pulses 23. Therefore, the maximum I 2 of the pulsed holding current is greater than the holding current Ii by a certain amount. If the current pulses are further shortened in time, as shown by way of example in FIG. 2 by the dotted curve 25 of a further pulsed holding current, then the maximum current intensity I 3 during the current pulses 26 must be selected to be even greater in order to produce a sufficiently strong current To cause magnetic field in the relay coil 11.
  • FIG. 3 shows another current-time diagram.
  • a pulsed holding current for driving two parallel-connected relay coils according to the already explained in the introduction of the prior art shown.
  • a first component 31 of the holding current is required for the relay coil of the first, a second portion 32 for the relay coil of the second of the two relays.
  • further portions of the holding current above the portion 32 would accordingly be added. It can be seen from FIG. 3 that as the number of relay coils supplied in parallel with a pulsed holding current increases, the maximum current intensity of the holding current increases.
  • each of the relay coils connected in parallel is only supplied with the simple amount of the holding current, since in a parallel circuit the current is divided equally into equal loads.
  • the holding current increases according to the number of relay coils supplied and leads there according to the equations (1) and (2) to an increased heat dissipation.
  • FIG. 4 shows another possibility of driving two relay coils with pulsed holding currents.
  • Time offset in this context means that there is no overlapping of the current pulses, but at any given time there is always only one current pulse 41 or 42. In this way, it can be achieved that the maximum required current intensity is lower than in the prior art according to FIG. 3 and that the total amount of heat emitted by the relay coils is comparatively lower.
  • FIG. 5 shows an arrangement 50 for driving two electromagnetic relays 51a and 51b.
  • a control device 52 is provided which has a first drive output 53a and a second drive output 53b.
  • relay coils 54a and 54b are supplied with holding currents to hold their associated relay contacts 55a and 55b in their on state.
  • the functionality is as follows:
  • the control device outputs a pulsed holding current 57a or 57b at each drive output 53a or 53b.
  • the current pulses of the two holding currents 57a and 57b are hereby arranged, as is known in FIG. 5 by dashed auxiliary lines, with a time offset from one another such that a current pulse is output at only an exactly maximum one of the drive outputs 53a and 53b at any given time ,
  • the holding current 57a for the relay 51a always has a current pulse just when the Holding current 57b has a zero range (ie a range between two current pulses, in which the holding current takes the value zero) and vice versa.
  • the electric power converted into heat is comparatively lower compared with an arrangement in which the relays 51a and 51b would be supplied in parallel with the same pulsed holding current.
  • the holding currents 57a and 57b may be e.g. be generated by Rechteckgenerato- ren in the controller. But it can also be provided that in the control device 52, a common source current, for. B. a constant direct current as indicated by a diagram 56, in the first pulsed holding current 57a and the second pulsed holding current 57b is decomposed.
  • an electrical storage device for example in each case a capacitor 58a and 58b, can optionally be provided in the circuits of the holding currents 57a and 57b. be provided, which is continuously charged by the current pulses or discharged between the current pulses and thus produces a more uniform current flow for the relay coils 54a and 54b.
  • FIG. 6 shows, by way of example, a current-time diagram which shows the activation of three relay coils with correspondingly pulsed holding currents. It can be seen that now per unit time three current pulses are distributed to three different holding currents. For this purpose, either three rectangular generators can be used or the possibly present common source current is divided into three pulsed holding currents whose current pulses each take place with a time offset from one another.
  • the course of the holding currents is to be explained by way of example on the basis of the current pulses 61a to 61d highlighted in bold.
  • a current pulse 61a produced In the course 62a of a holding current for a relay coil of a first relay from an arbitrarily picked out time t 0, a current pulse 61a produced.
  • This current pulse 61 ends at a time t x.
  • a second current pulse 61b starts in a path 62b of a holding current for a relay coil of a second electromagnetic relay.
  • This ends at a time t 2 to which a third current pulse 61 c is generated in a third curve 62 c of a holding current for a relay coil of a third relay.
  • this third current pulse 61 c ends.
  • a fourth current pulse 61d sets in, which now belongs again to the first current profile 62a of the holding current for the relay coil of the first electromagnetic relay. From there, the delivery of the current-offset generated current pulses for the three holding currents is repeated, as shown in the further course of the holding currents according to FIG.
  • Figure 7 shows in a current-time diagram, the change of three to four output by the control means holding currents.
  • One firstly recognizes courses 71a, 71b and 71c of three pulsed holding currents, the current pulses of each of which, as explained with reference to FIG. 6, occur with a time offset from one another.
  • a further holding current is to be generated.
  • a fourth pulsed holding current is consequently emitted by the control device in a fourth course 7 Id. Since the current pulses, z. B.
  • the respective current pulses can be increased by an amount .DELTA.I, as exemplarily shown schematically in the course 71a of the first holding current, in order to provide each relay coil with a holding current which is suitable for the respective relay contacts in their switched-on state to keep.
  • the method according to FIG. 7 presupposes that the control device in each case has knowledge as to which of its on-control outputs holding currents are to be delivered.
  • the control device can resort to results of a control program for an electrical device, which is part of the electromagnetic relays, these results indicate which relays are turned on at which control outputs of the control device and to be kept in the on state.
  • the control device constantly generates the maximum possible number of pulsed holding currents with time-offset current pulses corresponding to the number of their drive outputs.
  • the control device has four drive outputs and therefore constantly generates current pulses at all four drive outputs, as indicated by curves 81a to 81d.
  • the control device outputs a holding current with correspondingly time-offset current pulses at each of its drive outputs.
  • the holding current of the course 8 Id is not supplied to the corresponding relay coil, but interrupted, for example, by an additional switch which is arranged in front of the relay coil. chen. Therefore, the current pulses in the course 8 Id in FIG. 8 are initially shown in dashed lines because they do not actually reach the relay coil. From time t 0 , all four holding currents of the courses 81a to 81d should reach the corresponding relay coils. For this purpose, for example, the switch is closed in front of the fourth relay coil for the holding current according to current profile 81d and fed to the relay coil. Accordingly, in Figure 8, the current waveform 81d is from the time t 0 is no longer dashed lines but shown in solid line. The advantage of the procedure according to FIG.
  • control device does not have to react dynamically to the number of electromagnetic relays to be triggered, but constantly generates the maximum number of holding currents which, depending on the position of the switches, are supplied to the respective relay relay of the respective relay coil be or not.
  • this also has the advantage that the common source current, from which all holding currents are generated by decomposition, could constantly flow with constant current intensity because the respective current pulses constantly have the same maximum current intensity ,
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of an arrangement for controlling a number of electromagnetic relays, as can be used in the mode of operation which has been explained in accordance with FIG.
  • the arrangement 90 for controlling a plurality of electromagnetic relays has a control device 91 which on. their control outputs 92a to 92d constantly pulsed holding currents outputs, the current pulses as shown in Figure 8, are given with a time delay to each other.
  • the holding currents are supplied via switching devices 93a to 93d relay coils 94a to 94d corresponding electromagnetic relays 95a to 95d to the these relays 95a to 95d associated relay contacts 96a to 96d to keep in their on state.
  • the switching device 93d is opened.
  • the pulsed holding currents at the drive outputs 92a to 92c of the control device 91 are supplied to the respective relay coils 94a to 94c to keep the relay contacts 96a to 96c in the on state.
  • the holding current emitted at the drive output 92d of the control device 91 is interrupted by the opened switching device 93d, so that no current flows through the relay coil 94d and the relay contacts 96d are switched off.
  • the state shown in Figure 9 thus corresponds to the state in Figure 8 before the time to.
  • the switching device 93d in FIG. 9 would now be switched on in order to supply the relay coil 94d to the pulsed holding current emitted by the drive output 92d.
  • FIGS. 10 and 11 show the connection of a plurality of electromagnetic relays to a control device.
  • While four electromagnetic relays 102a to 102b are connected to the control device 101 in FIG. 10 such that a respective relay 102a to 102d with its relay coil is connected to each control output 103a to 103d of the control device 101, the control device 111 according to FIG Each of the drive outputs 113b to 113d is connected to a relay 112c, 112d and 112e, while two electromagnetic relays 112a, 112b are connected in parallel to the drive output 113a.
  • Such a constellation can be useful, for example, if, for example, the two relays 112a, 112b are of smaller construction and require a smaller holding current than the other relays 112c to 112e.
  • the relays 112a and 112b become constantly driven parallel to each other and, if necessary, as explained to Figure 9 with upstream switching devices perform separately switchable.
  • the control device would either increase the current strength of the respective current pulses corresponding to the clock rate of the current pulses until the contacts are closed. Since the switch-on is comparatively short compared to the holding state of the relay, it is not critical thermally when switching on, at the same time deliver power pulses or even a continuous Einschaltström at several control outputs of the controller. After switching on the relay contacts, the inrush current is in any case replaced by a holding current, as described in the figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais (51a, 51b), bei dem nach dem Einschalten eines jeweiligen Relais (51a, 51b) dessen Relaiskontakte (55a, 55b) mittels eines durch eine Relaisspule (54a, 54b) des Relais (51a, 51b) fließenden gepulsten Haltestroms (57a, 57b) in ihrer eingeschalteten Stellung gehalten werden . Um ein solches Verfahren so auszubilden, dass eine durch den Haltestrom verursachte Wärmeabgabe noch weiter verringert wird, wird vorgeschlagen, dass mittels einer Steuereinrichtung (52) für die Relaisspulen (54a, 54b) über zumindest zwei Ansteuerausgänge (53a, 53b) aus zeitlich aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzte gepulste Halteströme (57a, 57b) abgegeben werden, die geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte (55a, 55b) in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten, und die Steuereinrichtung (52) die gepulsten Halteströme (57a, 57b) an den Ansteuerausgängen (53a, 53b) in der Weise abgibt, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausgänge (53a, 53b) ein Strompuls abgegeben wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais und Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais, bei dem nach dem Einschalten eines jeweiligen Relais dessen Relaiskontakte mittels eines durch eine Relaisspule des Relais fließenden gepulsten Haltestroms in ihrer eingeschalteten Stellung gehalten werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In elektrischen Geräten werden zur Durchführung von gesteuerten Schalthandlungen häufig elektromagnetische Relais eingesetzt. Elektromagnetische Relais bestehen üblicherweise aus einer Relaisspule und zumindest einem Paar elektrischer Relaiskontakte. Wird an die Relaisspule ein elektrischer Strom angelegt, so wird um die Relaisspule ein Magnetfeld erzeugt, wodurch ein beweglicher Kontakt der Relaiskontakte auf den anderen Kontakt zu bewegt wird. Berühren sich schließlich die Relaiskontakte, so ist über diese ein Stromfluss möglich. Wird der durch die Relaisspule fließende Strom wieder unterbrochen, so wird der bewegliche Kontakt. beispielsweise mittels einer Federeinrichtung in seine Ausgangslage zurückbewegt, so dass die Relaiskontakte wieder in ihrer geöffneten Stellung sind und über sie kein Stromfluss mehr stattfinden kann.
Zum Schließen der Relaiskontakte ist üblicherweise ein größerer elektrischer Strom notwendig als zum Halten der Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand. Daher wird häufig nach dem Schließen der Relaiskontakte mittels eines relativ hohen EinschaltStromes ein so genannter Haltestrom an die Relaisspule angelegt, der geringer ist als der Einschaltström.
Verursacht durch den in der Relaisspule fließenden Haltestrom wird elektrische Leistung in Wärmeleistung umgesetzt, die zur Erwärmung der Relaisspule beiträgt und von dem Relais an seine Umgebung abgegeben werden muss. Bei längeren Einschaltzeiten des Relais und/oder mehreren gleichzeitig eingeschalteten Relais in enger Nachbarschaft kann die abgegebene Wärme deut- lieh zur Erwärmung des Innenraumes eines elektrischen Gerätes beitragen, in dem das bzw. die Relais angeordnet sind. Insbesondere bei gekapselten elektrischen Geräten, wie beispielsweise elektrischen Schutzgeräten zur Überwachung von elektrischen Energieversorgungsnetzes auf gegebenenfalls auftretende Fehler, ist ein solcher Wärmeeintrag nicht wünschenswert, da die Gehäuseinnentemperatur aufgrund fehlender aktiver Kühlungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Lüfter oder Belüftungsschlitzen, strengen Auflagen unterliegt, und die Wärmeabgabe von elektrischen Bauteilen, die in einem solchen Gerät vorhanden sind, so gering wie möglich gehalten werden muss.
Aus diesem Grund ist es bekannt, den zum Aufrechterhalten des eingeschalteten Zustandes der Relaiskontakte eingesetzten Haltestrom als gepulsten Haltestrom vorzusehen. Unter einem gepulsten Haltestrom soll in diesem Zusammenhang ein solcher elektrischer Strom verstanden werden, der zum Halten der Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand geeignet ist und aus mehreren aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzt ist, zwischen denen der elektrische Strom jeweils auf Null absinkt oder zumindest einen deutlich niedrigeren Wert annimmt. Im einfachsten Fall kann es sich bei einem solchen gepulsten Strom um einen Rechteckstrom handeln. Beispielsweise ist aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 392 058 Al bekannt, mehrere parallel zueinander geschaltete Relaisspulen elektromagnetischer Relais über einen gemeinsamen gepulsten Haltestrom anzusteuern. Die Pulsung wird hierbei an die Anzahl eingeschalteter Relais und an die Temperatur der Relais so angepasst, dass ein erforderlicher Mindesthaitestrom nicht unterschritten wird.
Auch aus der US-Patentschrift US 5,402,302 ist eine Ansteue- rungsschaltung für Relaisspulen mehrerer elektromagnetischer Relais bekannt, bei der mehreren parallel zueinander geschalteten Relaisspulen ein gepulster Haltestrom zugeführt wird.
Bei diesem bekannten Relaisansteuerungen wird also kein kon- stanter Haltestrom an der jeweiligen Relaisspule angelegt, sondern vielmehr ein pulsierender Strom, beispielsweise ein Rechteckstrom, der im Mittel einen Strom ergibt, mit dem die Relaiskontakte durch das Magnetfeld der Relaisspule im eingeschalteten Zustand gehalten werden können. Durch die Verwen- düng eines gepulsten Haltestromes wird insgesamt weniger Wärme in der Relaisspule erzeugt als bei Verwendung eines konstanten Haltestromes, so dass die Wärmeabgabe des Relais im Vergleich dazu geringer ist. Der Haltestrom und damit auch die Wärmeabgabe steigen jedoch mit zunehmender Anzahl paral- IeI über den Haltestrom angesteuerter Relais an.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais dergestalt anzugeben, dass eine durch den Haltestrom verursachte Wärmeabgabe noch weiter verringert wird.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mittels ei- ner Steuereinrichtung für die Relaisspulen über zumindest zwei Ansteuerausgänge aus zeitlich aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzte Halteströme abgegeben werden, die geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten, und die Steuereinrichtung die gepulsten Halteströme an den Ansteuerausgängen in der Weise abgibt, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausginge ein Strompuls abgegeben wird.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine zeitversetzte Abgabe der Strompulse an die Relaisspulen über separate Ansteuerausgänge in vorteilhafter Weise insgesamt ein geringerer Stromfluss durch alle Relaisspulen und deren Zuleitungen stattfindet und die Wärmeabgabe demzufolge geringer ist, als es bei gleichzeitig an alle Relaisspulen in Parallelschaltung abgegebenen Strompulsen der Fall wäre.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah- ren sieht vor, dass die jeweiligen Halteströme für die Relaisspulen aus einem gemeinsamen Quellstrom erzeugt werden, indem der Quellstrom mittels einer Steuereinrichtung derart in Strompulse für die jeweiligen Relaisspulen zerlegt wird, dass für jede Relaisspule ein gepulster Haltestrom erzeugt wird. Auf diese Weise können die jeweiligen Halteströme besonders einfach durch Zerlegung des Quellstromes in mehrere gepulste Halteströme erzeugt werden.
Der Quellstrom kann ein Strom beliebiger Art, z.B. ein Wech- selstrom sein. Als besonders vorteilhaft wird es aber angesehen, wenn als Quellstrom ein konstanter Gleichstrom verwendet wird. Ein solcher konstanter Gleiqhstrom kann nämlich in einfacher Weise in Rechteckstrompulse zerlegt werden, so dass zur Ansteuerung der Relaisspulen geeignete Halteströme entstehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels jedes Ansteuerausgangs der Steuereinrichtung der Haltestrom an jeweils genau eine Relaisspule abgegeben wird. In diesem Fall wird also an jedem Ansteuerausgang der Haltestrom an genau eine Relaisspule abgegeben. Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mittels mindestens eines Ansteuerausgangs der Steuereinrichtung der Haltestrom an jeweils zumindest zwei parallel geschaltete Relaisspulen abgegeben wird. In diesem Fall könnten auch mehrere parallel geschaltete Relais pro Ansteuerausgang der Steuereinrichtung vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zudem vor, dass der jeweilige gepulste Haltestrom mittels einer elektrischen Speichereinrichtung ge- glättet wird. Durch eine solche Glättung kann der einer Relaisspule zugeführte Haltestrom gleichmäßiger an die Relais- spule abgegeben werden. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Speichereinrichtung um einen Kondensator handeln.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist außerdem vorgesehen, dass der Steuereinrichtung eine Information darüber zugeführt wird, an welchen Ansteuerausgängen ein Haltestrom abzugeben ist, um entsprechende Relais im eingeschalteten Zustand zu halten, und die Steuereinrichtung anhand dieser Information entsprechend viele Strompulse unter Bildung von jeweiligen Halteströmen erzeugt und diese Halteströme über die entsprechenden Ansteuerausgänge den Relaisspulen der im eingeschalteten Zu- stand zu haltenden Relais zuführt. Dies hat den Vorteil, dass der Quellstrom immer nur in genau so viele Halteströme zerlegt wird, wie zur Ansteuerung der Relaisspulen notwendig sind.
Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung immer der Anzahl ihrer Ansteuerausgänge entsprechend viele Strompulse unter Bildung von entsprechenden Halteströmen erzeugt und die jeweiligen Relaisspulen über ihnen jeweils zugeordnete Schalteinrichtungen mit dem jeweiligen Haltestrom beaufschlagt werden, wenn die entsprechenden Relais im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen. Hierbei werden die Relaisspulen also durch separate Schalt- einrichtungen mit den Halteströmen beaufschlagt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass für jeden Ansteuerausgang ein regelmäßig wiederkehrender Strompuls derselben Größe vorgesehen ist und keine weiteren Maßnahmen zur Anpassung der Strompulse notwendig werden.
Hinsichtlich der Steuereinrichtung wird die oben genannte
Aufgabe durch eine solche Steuereinrichtung gelöst, die zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet ist.
Bezüglich der Steuereinrichtung wird es zudem als vorteilhaft angesehen, dass sowohl die Steuereinrichtung als auch die e- lektromagnetischen Relais Bestandteile eines elektrischen Schutz-, Leit-, Feld- oder Power-Quality-Gerätes oder eines elektrischen Energiezählers sind. Bei solchen Geräten handelt es sich nämlich üblicherweise um gekapselte elektrische Geräte kleinerer Bauweise ohne aktive Kühlmechanismen, denen eine geringe Wärmeabgabe von elektromagnetischen Relais zum Vorteil gereicht. Die Erfindung soll nachfolgend, anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektromagneti- sehen Relais,
Figur 2 ein Strom-Zeit-Diagramm mit unterschiedlichen Halteströmen,
Figur 3 den aus dem Stand der Technik bekannten Verlauf eines gepulsten Haltestromes zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Relais,
Figur 4 den Verlauf gepulster Halteströme zur Ansteuerung von zwei elektromagnetischen Relais gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 5 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung der Ansteuerung zweier elektromagnetischer Relais,
Figur 6 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Darstellung dreier gepulster Halteströme,
Figur 7 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Erläuterung eines ers- ten Ausführungsbeispiels eines Wechsels von drei gepulsten Halteströmen auf vier gepulste Halteströme,
Figur 8 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Erläuterung eines zwei- ten Ausführungsbeispiels eines Wechsels von drei gepulsten Halteströmen auf vier gepulste Halteströme, Figur 9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Ansteuerung mehrerer elektromagnetischer Relais,
Figur 10 ein schematisches Blockschaltbild mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an Ansteuerausgänge einer Steuereinrichtung und
Figur 11 ein schematisches Blockschaltbild mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an Ansteuerausgänge einer Steuereinrichtung.
Figur 1 zeigt den Aufbau eines üblichen elektromagnetischen Relais 10 in schematischer Darstellung. Solche Relais finden beispielsweise in elektrischen Geräten Verwendung, um mittels eines Steuerstromkreises einen Stromfluss in einem davon getrennten Laststromkreis zu ermöglichen. Beispielsweise kann es sich bei solchen Geräten um elektrische Automatisierungsgeräte zur Automatisierung von elektrischen Energieversorgungsnetzen, wie z.B. elektrische Schutz-,
Leit-, Feld-, oder Power-Quality-Geräte oder auch um elektrische Energiezähler handeln.
Das Relais 10 weist eine Relaisspule 11 sowie Relaiskontakte 12 auf. Die Relaisspule 11 ist über erste Anschlüsse 13 e- lektrisch kontaktierbar. Die Relaiskontakte 12 sind über zweite Anschlüsse 14 elektrisch kontaktierbar. Zum Einschalten der normalerweise z.B. mittels einer nur Feder 15 im geöffneten Zustand gehaltenen Relaiskontakte 12 wird an die ersten Anschlüsse 13 ein Einschaltstrom angelegt, der in der Relaisspule 11 die Erzeugung eines Magnetfeldes bewirkt. Unter dem Einfluss des Magnetfeldes wird ein beweg- licher Kontakt 12a der Relaiskontakte 12 entgegen der Federkraft der Feder 15 auf einen feststehenden Kontakt 12b der Relaiskontakte 12 zu bewegt, bis sich die Relaiskontakte 12 in galvanischer Verbindung befinden und ein Stromfluss über die zweiten Anschlüsse 14 des Relais 10 und die nunmehr geschlossenen Relaiskontakte 12 stattfinden kann. Da die Kraft, die von dem in der Relaisspule 11 erzeugten Magnetfeld auf den beweglichen Kontakt 12a einwirkt, in der Phase des Ein- schaltens aufgrund der notwendigen Bewegung des beweglichen Kontaktes 12a gegen die Federkraft der Feder 15 größer ist als im eingeschalteten Zustand der Relaiskontakte 12, genügt es, wenn nach dem Einschalten der Relaiskontakte 12 an die ersten Anschlüsse 13 des Relais 10 ein im Vergleich zum Einschaltstrom geringerer Strom, ein so genannter Haltestrom, angelegt wird.
Aufgrund des Stromflusses durch die Relaisspule 11 wird ein Teil der elektrischen Energie des Stromes in Wärmeenergie umgesetzt. Bei konstantem Widerstand R der Relaisspule 11 ist die von der Relaisspule 11 erzeugte Wärmeleistung P gemäß
Gleichung (1) zu ermitteln, wobei I der durch die Relaisspule 11 fließende Strom ist.
P = R-I2 (1)
Die gesamte während einer Zeit t von der Relaisspule 11 freigesetzte Wärmemenge E ergibt sich gemäß Gleichung (2) .
E = P-t = R-I2-t (2) Da die Stromstärke I in die Leistungs- bzw. Energiebilanz gemäß der vorstehenden Gleichungen (1) und (2) quadratisch eingeht, zeigt sich eine verstärkte Abhängigkeit der von der Relaisspule 11 abgegebenen Wärmeleistung bzw. -menge vom durch die Relaisspule 11 fließenden Strom I. Die Gleichungen (1) und (2) gelten in entsprechender Weise auch für Zuleitungen zu den jeweiligen Relaisspulen, in diesem Fall ist für R der Widerstand der Zuleitungen anzusetzen.
Durch die Reduzierung des Haltestromes im Vergleich zum Einschaltstrom wird bereits erreicht, dass eine geringere Wärmemenge von der Relaisspule 11 abgegeben wird als bei dauerhafter Beibehaltung des Einschaltstromes .
Gerade in vergleichsweise kleinen Geräten mit allseitig abgeschlossenem Gehäuse und ohne aktive Kühlmöglichkeiten, wie beispielsweise in Feld-, Leit-, und Schutzgeräten für elektrische Energieversorgungsnetze, wo zudem häufig auch mehrere elektromagnetische Relais in enger Nachbarschaft vorgesehen sind, muss der Wärmeeintrag aufgrund stromdurchflossener Relaisspulen und deren Zuleitungen jedoch noch weiter verringert werden, um ein unzulässiges Überhitzen des Gehäuseinneren und damit mögliche Fehlfunktionen außerdem in dem Gehäuse vorhandener temperaturempfindlicher elektronischer Bauteile möglichst zu vermeiden.
Hierzu ist es bereits bekannt, den zum Halten der elektrischen Relaiskontakte 12 in ihrem eingeschalteten Zustand aufgewendeten Haltestrom der Relaisspule 11 in gepulster Form zuzuführen. Zur Erläuterung gepulster Halteströme soll zusätzlich zur Figur 1 die Figur 2 betrachtet werden.
Figur 2 zeigt hierzu beispielhaft ein Diagramm, in dem die Stromstärke über der Zeit aufgetragen ist. Angenommen sei als Haltestrom I1 zunächst ein konstanter Gleichstrom, der durch eine Gerade 21 im Diagramm dargestellt und der dazu geeignet ist, ein ausreichendes Magnetfeld in der Relaisspule 11 (siehe Figur 1) zu erzeugen, um die Relaiskontakte 12 in ihrer geschlossenen Stellung zu halten. Die aufgrund des Stromflus- ses des Haltestromes Iχ in der Relaisspule 11 erzeugte Wärmeleistung muss kontinuierlich an die Umgebung der Relaisspule
11 abgegeben werden und ist proportional zum Quadrat dieses Haltestromes Ii .
Figur 2 zeigt einen weiteren Haltestrom, der durch einen strichpunktiert dargestellten Verlauf 22 gezeigt ist. Bei diesem Haltestrom handelt es sich um einen gepulsten Haltestrom in Form eines Rechteckstromes. Das bedeutet, dass der Haltestrom Strompulse 23 aufweist, während derer der Haltestrom seinen Maximalwert I2 einnimmt. Zwischen den Strompulsen 23 liegen Bereiche 24, zu denen der Haltestrom den Wert Null (oder zumindest einen deutlich niedrigeren Wert als während der Strompulse) annimmt. Dieser gepulste Haltestrom muss ebenfalls dazu geeignet sein, in der Relaisspule 11 ein Magnetfeld zu erzeugen, dass ausreichend ist, die Relaiskontakte
12 in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten. Da das Magnetfeld der Relaisspule 11 sich vergleichsweise träge verhält, wird es nicht sofort nach der Beendigung eines Strompulses 23 vollständig in sich zusammenbrechen, sondern sich nur allmählich abbauen, so dass es auch während des zwischen zwei Strompulsen 23 liegenden Bereiches 24 noch ausreicht, um eine Kraft auf den beweglichen Kontakt 12a auszuüben, um die Relaiskontakte 12 in ihrem geschlossenen Zustand zu halten.
Im Vergleich zum als Gleichstrom ausgeführten Haltestrom gemäß der Geraden 21 muss der Relaisspule 11 während der Strompulse 23 allerdings eine größere Energiemenge zugeführt werden, so dass auch während der Bereiche 24 zwischen den Strotn- pulsen 23 noch eine ausreichende Kraft auf die Relaiskontakte 12 ausgeübt wird. Daher ist das Maximum I2 des gepulsten Haltestromes um einen gewissen Betrag größer als der Haltestrom Ii . Werden die Strompulse zeitlich weiter verkürzt, wie dies beispielhaft in Figur 2 durch den gepunkteten Verlauf 25 eines weiteren gepulsten Haltestromes gezeigt ist, so ist die maximale Stromstärke I3 während der Strompulse 26 dieses Halte- Stromes entsprechend noch größer zu wählen, um ein ausreichend starkes Magnetfeld in der Relaisspule 11 hervorzurufen.
Figur 3 zeigt ein weiteres Strom-Zeit-Diagramm. Hier ist der Verlauf eines gepulsten Haltestromes zur Ansteuerung zweier parallel geschalteter Relaisspulen gemäß dem bereits in der Beschreibungseinleitung erläuterten Stand der Technik gezeigt. In unterschiedlicher Schraffur sind hierbei lediglich schematisch diejenigen Bestandteile des Haltestromes gezeigt, die auf die unterschiedlichen Relaisspulen verwendet werden müssen. Ein erster Bestandteil 31 des Haltestromes wird für die Relaisspule des ersten, ein zweiter Anteil 32 für die Relaisspule des zweiten der beiden Relais benötigt. Zur Ansteuerung von mehr als zwei Relaisspulen würden entsprechend weitere Anteile des Haltestromes oberhalb des Anteils 32 hinzu- kommen. Man erkennt aus Figur 3, dass mit steigender Anzahl parallel mit einem gepulsten Haltestrom versorgter Relaisspulen die maximale Stromstärke des Haltestromes zunimmt. Zwar wird jeder der parallel geschalteten Relaisspulen lediglich der einfache Betrag des Haltestromes zugeführt, da sich in einer Parallelschaltung der Strom gleichmäßig auf gleiche Lasten aufteilt. Allerdings steigt in der Zuleitung zu den Relaisspulen der Haltestrom entsprechend der Anzahl der versorgten Relaisspulen an und führt auch dort entsprechend der Gleichungen (1) und (2) zu einer erhöhten Wärmeabgabe.
In Figur 4 ist eine andere Möglichkeit der Ansteuerung von zwei Relaisspulen mit gepulsten Halteströmen gezeigt. Hierbei werden die Strompulse 41 eines ersten Haltestromes für eine erste Relaisspule und die Strompulse 52 eines zweiten Halte- Stromes für eine zweite Relaisspule in zeitversetzter Weise abgegeben, wobei die Relaisspulen jeweils separat mit den Halteströmen versorgt werden und nicht parallel zueinander geschaltet sind. Zeitversetzt bedeutet in diesem Zusammen- hang, dass keine Überlappung der Strompulse stattfindet, sondern zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur ein Strompuls 41 oder 42 vorliegt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die maximal benötigte Stromstärke niedriger ausfällt als bei dem Stand der Technik gemäß Figur 3 und damit die insgesamt abge- gebene Wärmemenge von den Relaisspulen vergleichsweise niedriger ist.
Figur 5 zeigt eine Anordnung 50 zum Ansteuern zweier elektromagnetischer Relais 51a und 51b. Gemäß Figur 5 ist eine Steu- ereinrichtung 52 vorgesehen, die einen ersten Ansteuerausgang 53a und einen zweiten Ansteuerausgang 53b aufweist . Es ist jedoch auch möglich eine Steuereinrichtung mit mehr als zwei Ansteuerausgängen zu versehen und damit mehr als zwei Relais anzusteuern.
Über die Ansteuerausgänge 53a und 53b werden Relaisspulen 54a und 54b mit Halteströmen versorgt, um die ihnen zugeordneten Relaiskontakte 55a und 55b in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten. Die Funktionsweise ist hierbei wie folgt:
Von der Steuereinrichtung wird an jedem Ansteuerausgang 53a bzw. 53b je ein gepulster Haltestrom 57a bzw. 57b abgegeben. Die Strompulse der beiden Haltestrδme 57a und 57b sind hierbei wie dies in Figur 5 durch gestrichelte Hilfslinien kennt- lieh gemacht ist, derart zeitversetzt zueinander angeordnet, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausgänge 53a bzw. 53b ein Strompuls ausgegeben wird. Mit anderen Worten weist der Haltestrom 57a für das Relais 51a immer genau dann einen Strompuls auf, wenn der Haltestrom 57b einen Nullbereich (also einen Bereich zwischen zwei Strompulsen, in dem der Haltestrom den Wert Null annimmt) aufweist und umgekehrt. Dies hat zur Folge, dass die in Wärme umgesetzt elektrische Leistung vergleichsweise nied- riger ist, verglichen mit einer Anordnung, bei der die Relais 51a und 51b parallel mit demselben gepulsten Haltestrom versorgt werden würden.
Die Halteströme 57a und 57b können z.B. von Rechteckgenerato- ren in der Steuereinrichtung erzeugt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in der Steuereinrichtung 52 ein gemeinsamer Quellstrom, z. B. ein konstanter Gleichstrom wie mit einem Diagramm 56 angedeutet, in den ersten gepulsten Haltestrom 57a und den zweiten gepulsten Haltestrom 57b zer- legt wird.
Um den Stromverlauf der Halteströme 57a und 57b zu glätten und somit die Relaisspulen 54a und 54b gleichmäßiger mit e- lektrischem Strom zu versorgen, kann optional in den Strom- kreisen der Halteströme 57a und 57b eine elektrische Speichereinrichtung, beispielsweise jeweils ein Kondensator 58a und 58b, vorgesehen sein, die durch die Strompulse kontinuierlich geladen bzw. zwischen den Strompulsen entladen wird und so einen gleichmäßigeren Stromfluss für die Relaisspulen 54a und 54b erzeugt.
In Figur 6 ist beispielhaft ein Strom-Zeit-Diagramm gezeigt, das die Ansteuerung von drei Relaisspulen mit entsprechend gepulsten Halteströmen zeigt. Man erkennt, dass nunmehr pro Zeiteinheit drei Strompulse auf drei verschiedene Halteströme verteilt werden. Hierzu können entweder drei Rechteckgeneratoren verwendet werden oder der ggf. vorhandene gemeinsame Quellstrom wird in drei gepulste Halteströme aufgeteilt, deren Strompulse jeweils zeitversetzt zueinander stattfinden. In Figur 6 soll der Verlauf der Halteströme beispielhaft anhand der durch Fettdruck hervorgehobenen Strompulse 61a bis 61d erläutert werden. Im Verlauf 62a eines Haltestromes für eine Relaisspule eines ersten Relais wird ab einem beliebig herausgegriffenen Zeitpunkt t0 ein Strompuls 61a erzeugt. Dieser Strompuls 61a endet zu einem Zeitpunkt tx. Gleichzeitig setzt in einem Verlauf 62b eines Haltestromes für eine Relaisspule eines zweiten elektromagnetischen Relais ein zweiter Strompuls 61b ein. Dieser endet zu einem Zeitpunkt t2, zu dem in einem dritten Verlauf 62c eines Haltestromes für eine Relaisspule eines dritten Relais ein dritter Strompuls 61c erzeugt wird. Zu einem Zeitpunkt t3 endet dieser dritte Strompuls 61c. Zum Zeitpunkt t3 setzt ein vierter Strompuls 61d ein, der nunmehr wieder zu dem ersten Stromverlauf 62a des Haltestromes für die Relaisspule des ersten e- lektromagnetischen Relais gehört. Von dort an wiederholt sich die Abgabe der stromversetzt erzeugten Strompulse für die drei Halteströme, wie dies im weiteren Verlauf der Halteströ- rae gemäß Figur 6 dargestellt ist.
Figur 7 zeigt in einem Strom-Zeit-Diagramm den Wechsel von drei zu vier seitens der Steuereinrichtung abgegebenen Halteströmen. Man erkennt zunächst Verläufe 71a, 71b und 71c von drei gepulsten Halteströmen, deren Strompulse jeweils wie zu Figur 6 erläutert zeitversetzt zueinander auftreten. Zu einem durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Zeitpunkt to soll ein weiterer Haltestrom erzeugt werden. Ab dem Zeitpunkt t0 wird folglich in einem vierten Verlauf 7Id von der Steuerein- richtung ein vierter gepulster Haltestrom abgegeben. Da die Strompulse, z. B. 72a, 72b, 72c und 72d, daher zeitlich kürzer ausfallen müssen, um nunmehr vier statt vorher lediglich drei Strompulse pro Zeiteinheit unterbringen zu können, müssen die jeweiligen Strompulse, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, bezüglich ihrer Stromstärke entsprechend um einen Betrag ΔI, wie beispielhaft im Verlauf 71a des ersten Haltestroms schematisch dargestellt, erhöht werden, um jeder Relaisspule einen Haltestrom zur Verfügung zu stellen, der dazu geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten.
Das Verfahren gemäß Figur 7 setzt voraus, dass die Steuereinrichtung jeweils Kenntnis darüber hat, an welchen ihrer An- Steuerausgänge Halteströme abgegeben werden sollen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung hierfür auf Ergebnisse eines Steuerungsprogrammes für ein elektrisches Gerät, dessen Bestandteil die elektromagnetischen Relais sind, zurückgreifen, wobei diese Ergebnisse angeben, welche Relais an welchen Ansteuerausgängen der Steuereinrichtung eingeschaltet werden und im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen.
Alternativ zu der Funktionsweise, die im Zusammenhang mit Figur 7 erläutert worden ist, kann wie aus Figur 8 ersichtlich, vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ständig die entsprechend der Anzahl ihrer Ansteuerausgänge maximal mögliche Anzahl von gepulsten Halteströmen mit jeweils zeitversetzten Strompulsen erzeugt. Gemäß Figur 8 sei angenommen, dass die Steuereinrichtung vier Ansteuerausgänge aufweist und folglich ständig an allen vier Ansteuerausgängen Strompulse erzeugt, wie dies durch Verläufe 81a bis 81d angedeutet ist. Zunächst sei angenommen, dass nur die zu den ersten drei Stromverläufen 61a bis 81c gehörenden Relais im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen. Die Steuereinrichtung gibt dennoch an jedem ihrer Ansteuerausgänge einen Haltestrom mit entsprechend zeitversetzten Strompulsen ab. Der Haltestrom des Verlaufes 8Id wird jedoch nicht der entsprechenden Relaisspule zugeführt, sondern beispielsweise durch einen zusätzlichen Schalter, der vor der Relaisspule angeordnet ist, unterbro- chen. Daher sind die Strompulse im Verlauf 8Id in Figur 8 zunächst gestrichelt dargestellt, weil sie die Relaisspule tatsächlich nicht erreichen. Ab dem Zeitpunkt t0 sollen alle vier Halteströme der Verläufe 81a bis 81d die entsprechenden Relaisspulen erreichen. Hierzu wird beispielsweise der Schalter vor der vierten Relaisspule für den Haltestrom gemäß Stromverlauf 81d geschlossen und der Relaisspule zugeführt. Entsprechend ist in Figur 8 der Stromverlauf 81d ab dem Zeitpunkt t0 nicht mehr strichliert, sondern in durchgezogener Linie dargestellt. Der Vorteil der Vorgehensweise gemäß Figur 8 liegt darin, dass die Steuereinrichtung nicht dynamisch auf die Anzahl der jeweils anzusteuernden elektromagnetischen Relais reagieren muss, sondern ständig die maximale Anzahl von Halteströmen erzeugt, die je nach Stellung der Schalter vor dem jeweiligen elektromagnetischen Relais der jeweiligen Relaisspule zugeführt werden oder nicht. Dies hat für den Fall der Verwendung eines gemeinsamen Quellstromes für die Halte- strδme ferner den Vorteil, dass der gemeinsame Quellstrom, aus dem alle Halteströme durch Zerlegung erzeugt werden, ständig mit gleich bleibender Stromstärke fließen könnte, weil die jeweiligen Strompulse ständig dieselbe maximale Stromstärke aufweisen.
Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur An- Steuerung mehrerer elektromagnetischer Relais, wie sie bei der Funktionsweise, die gemäß Figur 8 erläutert worden ist, verwendet werden kann. Die Anordnung 90 zur Ansteuerung mehrer elektromagnetischer Relais weist eine Steuereinrichtung 91 auf, die an. ihren Ansteuerausgängen 92a bis 92d beständig gepulste Halteströme abgibt, wobei die Strompulse wie in Figur 8 gezeigt, zeitversetzt zueinander abgegeben werden. Die Halteströme werden über Schalteinrichtungen 93a bis 93d Relaisspulen 94a bis 94d entsprechender elektromagnetischer Relais 95a bis 95d zugeführt, um die diesen Relais 95a bis 95d zugeordneten Relaiskontakte 96a bis 96d in ihrem eingeschalteten Zustand halten zu können. Während die drei Schalteinrichtungen 93a, 93b und 93c in ihrem geschlossenen Zustand gezeigt sind, ist die Schalteinrichtung 93d geöffnet. FoIg- lieh werden die gepulsten Halteströme an den Ansteuerausgän- gen 92a bis 92c der Steuereinrichtung 91 den jeweiligen Relaisspulen 94a bis 94c zugeführt, um die Relaiskontakte 96a bis 96c im eingeschalteten Zustand zu halten. Der an dem Ansteuerausgang 92d der Steuereinrichtung 91 abgegebene Halte- ström ist durch die geöffnete Schalteinrichtung 93d unterbrochen, so dass durch die Relaisspule 94d kein Strom fließt und die Relaiskontakte 96d ausgeschaltet sind. Der in Figur 9 gezeigte Zustand entspricht somit dem Zustand in Figur 8 vor dem Zeitpunkt to . Zum Zeitpunkt t0 in Figur 8 würde nun die Schalteinrichtung 93d in Figur 9 eingeschaltet werden, um der Relaisspule 94d den von dem Ansteuerausgang 92d abgegebenen gepulsten Haltestrom zuzuführen.
Figuren 10 und 11 zeigen schließlich die Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an eine Steuereinrichtung.
Während an die Steuereinrichtung 101 in Figur 10 vier elektromagnetische Relais 102a bis 102b derart angeschlossen sind, dass an jedem Ansteuerausgang 103a bis 103d der Steuerein- richtung 101 jeweils ein Relais 102a bis 102d mit seiner Relaisspule angeschlossen, ist an der Steuereinrichtung 111 gemäß Figur 11 an den Ansteuerausgängen 113b bis 113d jeweils ein Relais 112c, 112d und 112e angeschlossen, während an dem Ansteuerausgang 113a zwei elektromagnetische Relais 112a, 112b parallel geschaltet sind. Eine solche Konstellation kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn beispielsweise die beiden Relais 112a, 112b von kleinerer Bauweise sind und einen geringeren Haltestrom benötigen als die anderen Relais 112c bis 112e. Allerdings werden die Relais 112a und 112b ständig parallel zueinander angesteuert und sind ggf. wie zu Figur 9 erläutert mit vorgeschalteten Schalteinrichtungen separat schaltbar auszuführen.
Obwohl bei allen bisher beschriebenen Figuren bezüglich der Steuereinrichtung lediglich die Abgabe eines jeweiligen Haltestromes behandelt worden ist, kann auch der zum Einschalten der jeweiligen Relais benötigte Einschaltstrom, dessen Stromstärke oberhalb des Haltestromes liegt, von der Schaltein- richtung an den entsprechenden Ansteuerausgängen bereitgestellt werden. Hierzu würde die Steuereinrichtung entweder den Stromstärke der jeweiligen Strompulse die Taktrate der Strompulse entsprechend erhöhen, bis die Kontakte geschlossen sind. Da der Einschaltvorgang im Vergleich zum Haltezustand des Relais vergleichsweise kurz ist, ist es wärmetechnisch beim Einschalten unkritisch, an mehreren Ansteuerausgängen der Steuereinrichtung zeitgleich Strompulse oder sogar einen kontinuierlichen Einschaltström abzugeben. Nach dem Einschalten der Relaiskontakte wird der Einschaltstrom ohnehin von einem Haltestrom, wie in den Figuren beschrieben, abgelöst.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais (51a, 51b), bei dem - nach dem Einschalten eines jeweiligen Relais (51a, 51b) dessen Relaiskontakte (55a, 55b) mittels eines durch eine Relaisspule (54a, 54b) des Relais (51a, 51b) fließenden gepulsten Haltestroms (57a, 57b) in ihrer eingeschalteten Stellung gehalten werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- mittels einer Steuereinrichtung (52) für die Relaisspulen (54a, 54b) über zumindest zwei Ansteuerausgänge (53a, 53b) aus zeitlich aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzte gepulste Halteströme (57a, 57b) abgegeben werden, die geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte (55a, 55b) in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten, und
- die Steuereinrichtung (52) die gepulsten Halteströme
(57a, 57b) an den Ansteuerausgängen (53a, 53b) in der Weise abgibt, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausgänge (53a, 53b) ein Strompuls abgegeben wird.
2. Verfahren 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 jeweiligen Halteströme (57a, 57b) für die Relaisspulen (55a, 55b) aus einem gemeinsamen Quellstrom (56) erzeugt werden, indem der Quellstrom (56) mittels einer Steuereinrichtung (52) derart in Strompulse für die jeweiligen Relaisspulen (54a, 54b) zerlegt wird, dass für jede Relaisspule (54a, 54b) ein gepulster Haltestrom (57a, 57b) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - als Quellstrom (56) ein konstanter Gleichstrom verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- mittels jedes Ansteuerausgangs (53a, 53b) der Steuereinrichtung (52) der Haltestrom (57a, 57b) an jeweils genau eine Relaisspule (54a, 54b) abgegeben wird.
5. Verfahren 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
- mittels zumindest eines Ansteuerausgangs (z. B. 113a) der Steuereinrichtung (111) der Haltestrom an jeweils zumindest zwei parallel geschaltete Relaisspulen (112a, 112b) abgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der jeweilige gepulste Haltestrom (57a, 57b) mittels einer elektrischen Speichereinrichtung geglättet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- als elektrische Speichereinrichtung ein Kondensator (58a, 58b) verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Steuereinrichtung (52) eine Information darüber zuge- führt wird, an welchen Ansteuerausgängen (53a, 53b) ein Haltestrom (57a, 57b) abzugeben ist, um entsprechende Relais im eingeschalteten Zustand zu halten, und
- die Steuereinrichtung (52) anhand dieser Information entsprechend viele Strompulse unter Bildung von jeweiligen HaI- teströmen (57a, 57b) erzeugt und diese Halteströme (57a, 57b) über die entsprechenden Ansteuerausgänge (53a, 53b) den Relaisspulen (54a, 54b) der im eingeschalteten Zustand zu haltenden Relais (51a, 51b) zuführt.
9. Verfahren 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 Steuereinrichtung (91) immer der Anzahl ihrer Ansteuerausgänge entsprechend viele Strompulse unter Eildung von ent- sprechenden Halteströmen erzeugt und
- die jeweiligen Relaisspulen (94a-d) über ihnen jeweils zugeordnete Schalteinrichtungen (93a-d) mit dem jeweiligen Haltestrom beaufschlagt werden, wenn die entsprechenden Relais (95a-d) im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen.
10. Steuereinrichtung (z. B. 52), die zum Durchführen eines Verfahrens zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais (z. B. 51a, 51b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.
11. Steuereinrichtung (z. B. 52) nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- sowohl die Steuereinrichtung (z. B. 52) als auch die elektromagnetischen Relais (z. B. 51a, 51b) Bestandteile eines e- lektrischen Schutz-, Leit-, Feld- oder Power-Quality-Gerätes oder eines elektrischen Energiezählers sind.
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