DE1088148B - Circuit for feeding consumers, e.g. B. electromagnetic clutches or control magnets - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromversorgungsgerät zur Speisung von elektromagnetischen Kupplungen und Steuermagneten mit Gleichstrom. Diese elektromagnetischen Steuerglieder kommen insbesondere bei Maschinensteuerungen vor, bei denen beispielsweise über eine elektromagnetische Kupplung der An- und Abtrieb einer Maschinenwelle gesteuert werden soll. In vielen Fällen werden hierbei Doppelkupplungen verwendet, wobei der eine Kupplungsteil, welcher als Arbeitskupplung dient, beim Einschalten die Verbindung des Antriebs mit dem Abtrieb herstellt und der andere Kupplungsteil eine Bremsung hervorruft, welche beim Unterbrechen der Arbeitskupplung den Abtrieb abbremst. The invention relates to a power supply device for supplying electromagnetic Couplings and control magnets with direct current. These electromagnetic control members come in particular with machine controls, for example via an electromagnetic clutch the input and output of a machine shaft is to be controlled. In many cases, double clutches are used here used, the one coupling part, which serves as a working clutch, when switched on the connection of the drive with the output and the other coupling part a braking which slows down the output when the working clutch is interrupted.

An Stelle der elektromagnetischen Kupplungen können auch Steuermagnete treten, welche mechanische Kupplungen betätigen, so daß die Wirkung ähnlich wie bei elektromagnetischen Kupplungen ist. Auch hier können sinngemäß Arbeits- und Bremsmagnete verwendet werden.Instead of the electromagnetic clutches, control magnets can also be used, which are mechanical Operate the clutches so that the effect is similar to that of electromagnetic clutches. Even working and braking magnets can be used analogously here.

Diese Steuerglieder werden von speziellen Steuergeräten über Relais betätigt, wobei die erforderliche Spannung im allgemeinen einem Netzgerät üblicher Art entnommen wird.These control elements are operated by special control devices via relays, with the required Voltage is generally taken from a power supply unit of the usual type.

Eine derartige Schaltung zeigt Abb. 1. Ein Transformator 1, welcher primärseitig an der Netzspannung liegt, speist sekundärseitig einen Gleichrichter 2 z. B. in bekannter Brückenschaltung. Über ein Relais Z₁ welches aber auch ein maschinen- oder handbetätigter Schalter sein kann, wird diese Spannung an die Verbraucher? und 8/ z. Bv eine'elektromagnetische Doppelkupplung, gelegt. Das Relais 3 besteht hierbei in üblicher Weise aus einem Arbeitskontakt 5 und einem Ruhekontakt 4, welche über die Wicklung 6 gesteuert werden. Die Wicklung 6 erhält hierbei ihren Steuerstrom aus einem nicht gezeichneten Gerät beliebiger Bauart.Such a circuit is shown in Fig. 1. A transformer 1, which is connected to the mains voltage on the primary side, feeds a rectifier 2 on the secondary side, e.g. B. in a known bridge circuit. Via a relay Z _1, which can also be a machine or manually operated switch, is this voltage applied to the consumer? and 8 / z. Bv an'electromagnetic double clutch laid. The relay 3 consists of a normally open contact 5 and a normally closed contact 4, which are controlled via the winding 6. The winding 6 receives its control current from a device (not shown) of any design.

Die in Abb. 1 gezeigte Schaltung arbeitet jedoch für viele Anwendungszwecke zu träge. Wenn an die Verbraucher 7 oder 8 über das Relais 3 die Spannung angeschaltet wird, so erfolgt keine unmittelbare Betätigung der Kupplung. Durch die hohe Induktivität der Spulen 7 und 8 erfolgt der Aufbau des magnetischen Feldes nur langsam, und die Kraft zur Betätigung der Kupplung ist daher gering, d. h., das Einschalten der Kupplung erfolgt mit mehr oder weniger starker Verzögerung.However, the circuit shown in Fig. 1 works too sluggishly for many purposes. When to the Consumer 7 or 8 is switched on via the relay 3, there is no immediate actuation the clutch. Due to the high inductance of the coils 7 and 8, the construction of the magnetic takes place Field only slowly, and the force to actuate the clutch is therefore small, i. i.e., switching on the clutch takes place with a more or less pronounced delay.

Es sind nun Schaltungen bekannt, bei denen durch besondere Maßnahmen der erwähnte Übelstand gemildert ist und ein schnellerer Aufbau des magnetischen Feldes in den Spulen erfolgen kann. Bei diesen Schaltungen wird eine schnellere Arbeitsweise des Ktipplungsvorganges erreicht. Als Beispiel hierfür sei die Schaltung in Abb. 2 erwähnt. Sie gleicht bis auf die Schaltung zur Speisung von Verbrauchern,Circuits are now known in which the aforementioned deficiency is alleviated by special measures and a faster build-up of the magnetic field in the coils can take place. With these circuits becomes a faster way of working of the tipping process achieved. The circuit in Fig. 2 is an example of this. She is the same except for that Circuit for supplying consumers,

z. B. elektromagnetischen Kupplungenz. B. electromagnetic clutches

oder Steuermagnetenor control magnets

Anmelder:Applicant:

Fa. Rudolf Weber,
Darmstadt, Berliner Allee 56/58Rudolf Weber,
Darmstadt, Berliner Allee 56/58

Rudolf Weber, Darmstadt-Eberstadt,
ist als Erfinder genannt worden.Rudolf Weber, Darmstadt-Eberstadt,
has been named as the inventor.

Widerstände 9 und 10, welche in Serie mit den Spulenwicklungen 7 und 8 liegen, der Schaltung in Abb. 1. Durch Einfügen der Widerstände 9 und 10 in die Verbraucherstromkreise wird ein rascherer Stromanstieg in den Spulen erreicht. Wenn diese Widerstände in ihrem Ohmwert groß gegen den induktiven Widerstand der Spulen sind, so kann die induktive Komponente vernachlässigt werden, und der Strom in der Spule kann ohne Verzögerung der angelegten Spannung folgen, wie dies bei einem rein ohmschen Widerstand der Fall ist. Damit der Verbraucher im Endergebnis wieder die Nennspannung erhält, muß von dem dazugehörigen Netzgerät der an den Widerständen liegende Spannungsabfall zusätzlich geliefert werden. Bei Verwendung höherer Widerstände — und die allein sind nur wirksam — muß also das vorangehende Netzteil ein Vielfaches der Leistung aufbringen, welche für die Verbraucher an sich nur erforderlich wäre. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil. An den Widerständen 9 und 10 tritt wegen der hohen verbrauchten elektrischen Wirkleistung eine starke Erwärmung auf, die weiterhin sehr unangenehm ist und bei größeren Einheiten mit entsprechend hoher elektrischer Verlustleistung zu untragbaren Erwärmungen führt.Resistors 9 and 10, which are in series with the coil windings 7 and 8, the circuit in Fig. 1. By inserting the resistors 9 and 10 in the consumer circuits a more rapid current increase in the coils is achieved. When these resistors are in If their ohmic value is large compared to the inductive resistance of the coils, the inductive component can can be neglected, and the current in the coil can be used without delaying the applied voltage follow, as is the case with a purely ohmic resistor. So that the consumer in the end result receives the nominal voltage again, the power supply connected to the resistors must lying voltage drop can also be supplied. When using higher resistances - and they are only effective - so the previous power supply unit has to provide a multiple of the power, which would only be necessary for the consumer. This is a serious disadvantage. At the resistors 9 and 10 occurs because of the high active electrical power consumed strong heating, which is still very uncomfortable and with larger units with correspondingly higher electrical power loss leads to intolerable heating.

Mit der nachstehend beschriebenen Erfindung können die erwähnten Nachteile vermieden werden. Durch die Erfindung wird ein praktisch verzögerungsfreies Arbeiten von elektromagnetischen Kupplungen, ins-With the invention described below, the disadvantages mentioned can be avoided. By the invention is a practically instantaneous operation of electromagnetic clutches, especially

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besondere Doppelkupplungen und Steuermagneten, erreicht. Das Stromversorgungsteil braucht nur für die erforderliche Verbrauchsleistung dimensioniert zu werden, so daß keine besondere, zusätzliche Verlustleistung entsteht.special double clutches and control magnets. The power supply part only needs for that required power consumption to be dimensioned so that no special, additional power loss arises.

Der schnellere Aufbau des magnetischen Feldes von Verbrauchern, z. B. elektromagnetischen Kupplungen oder Steuermagneten, aus Wechselstromnetzen über z. B. Netztransformatoren und Gleichrichter läßt sich mit einer Schaltung, bei der ein Kondensator zunächst auf einen Überspannungswert aufgeladen und dann über die Wicklung der zu schaltenden Kupplungen oder Steuermagnete entladen wird, erzielen, wie es bereits bei der Schnellerregung von Erregerwicklungen elektrischer Maschinen bekannt und für den Antrieb elektromagnetischer Antriebs- und Bremskupplungen vorgeschlagen worden ist. Für eine solche Schaltung ergibt sich eine wesentliche Verbesserung, wenn gemäß der Erfindung die Kondensatorspannung bei Belastung auf die Verbraucherspannung durch Vorschaltwiderstände reduziert wird. Beim Anschalten des Verbrauchers sinkt die Spitzenspannung nach kurzer Zeit auf einen Wert ab, der der Nennspannung des Verbrauchers entspricht. Die beim Einschalten an den Spulen vorhandene hohe Spannung hat einen schnellen Aufbau des magnetischen Feldes zur Folge, so daß eine weitgehend verzögerungsfreie Betätigung der Kupplung die Folge ist. Eine thermische Überlastung der Spulen kann nicht eintreten, weil der mittlere ,Nennstrom durch den kurzen Anfangsspitzenstrom nicht nennenswert erhöht wird.The faster build-up of the magnetic field of consumers, e.g. B. electromagnetic clutches or control magnets, from alternating current networks via z. B. Mains transformers and rectifiers can be with a circuit in which a capacitor is first charged to an overvoltage value and then is discharged over the winding of the clutches to be switched or control magnets, achieve how it already known for the high-speed excitation of excitation windings of electrical machines and for the drive electromagnetic drive and brake clutches have been proposed. For such a Circuit results in a significant improvement when, according to the invention, the capacitor voltage when loaded to the consumer voltage is reduced by series resistors. When switching on of the consumer, the peak voltage drops after a short time to a value that corresponds to the nominal voltage of the consumer. The high voltage present on the coils when the power is turned on has a result in rapid build-up of the magnetic field, so that actuation is largely instantaneous the clutch is the result. A thermal overload of the coils cannot occur because of the middle , The nominal current is not significantly increased by the short initial peak current.

In Abb. 3 ist eine derartige erfindungsgemäße Schaltung gezeigt. Der Transformator 1 liegt in üblicher Weise primärseitig an der Netzspannung. An seiner sekundären Seite sind zwei Spitzenspannungsgleichrichter 2 α und 2 d angeschlossen, welche die Kondensatoren 12 und 13 aufladen. Die Spannung dieser Kondensatoren kann in gleicher Weise, wie in Abb. 1 bzw. 2 gezeigt und erläutert wurde, über Relais an die Verbraucher 7 und 8 gelegt werden. Durch die Spitzenspannungsgleichrichter werden beide Kondensatoren im unbelasteten Zustand auf einen hohen Spannungswert aufgeladen. Dieser hohe Spannungswert gelangt dann beim Einschalten an die eine oder andere Spulenhälfte und ruft den entsprechend hohen Stromfluß hervor. Eine schlagartige Betätigung der Kupplungen bzw. Steuermagnete ist die Folge. Durch den Verbraucher findet jedoch eine Entladung des Kondensators statt, so daß die Spannung am Verbraucher stark absinkt. Durch Vorwiderstände 14 und 15 wird diese Spannung auf einen Wert reduziert, der der Nennspannung des Verbrauchers entspricht.Such a circuit according to the invention is shown in FIG. 3. The transformer 1 is normally connected to the mains voltage on the primary side. Two peak voltage rectifiers 2 α and 2 d , which charge the capacitors 12 and 13, are connected to its secondary side. The voltage of these capacitors can be applied to consumers 7 and 8 via relays in the same way, as shown and explained in Fig. 1 or 2. The peak voltage rectifiers charge both capacitors to a high voltage value in the unloaded state. This high voltage value then reaches one or the other coil half when switched on and causes the correspondingly high current flow. A sudden actuation of the clutches or control magnets is the result. However, the load causes the capacitor to discharge, so that the voltage at the load drops sharply. This voltage is reduced by series resistors 14 and 15 to a value that corresponds to the nominal voltage of the consumer.

Mit dieser Schaltung kann also ein verzögerungsfreies Schalten von Kupplungen — insbesondere auch von Doppelkupplungen und Steuermagneten — erreicht werden. Zur Reduzierung der Spitzenspannung auf die Nennspannung sind jedoch in der Schaltung nach Abb. 3 Vorwiderstände 14 und 15 erforderlich, welche eine Wirkleistung verbrauchen und daher Wärme erzeugen, was noch nachteilig ist.With this circuit, a delay-free Switching of clutches - in particular also of double clutches and control magnets - achieved will. To reduce the peak voltage to the nominal voltage, however, are in the circuit according to Fig. 3 series resistors 14 and 15 are required, which consume real power and therefore Generate heat, which is still a disadvantage.

In Abb. 4 ist eine Schaltung gezeigt, die auch diesen Nachteil vermeidet und bei welcher keine Verlustwärme, die über das übliche Maß hinausgeht, entsteht.In Fig. 4 a circuit is shown which also avoids this disadvantage and in which there is no heat loss, which goes beyond the usual measure arises.

Der Transformator 1 wird bei dieser Schaltung über einen Serienkondensator 11 primärseitig ans Netz gelegt. An die Sekundärseite sind zwei Gleichrichterpaare angeschlossen. Das eine Gleichrichterpaar, bestehend aus den Elementen2 a und 2b, lädt während der einen Halbperiode den Kondensator 12 auf. Das andere Gleichrichterpaar, bestehend aus den Elementen 2c und 2d lädt während der anderen Halbperiode den Kondensator 13 auf. Beide Kondensatoren werden auch hier bei nicht angeschlossenem Verbraucher auf die Spannungsspitze aufgeladen.In this circuit, the transformer 1 is connected to the network on the primary side via a series capacitor 11. Two pairs of rectifiers are connected to the secondary side. The rectifier pair, consisting of the elements 2a and 2b, charges capacitor 12 during one half period. The other pair of rectifiers, consisting of the elements 2c and 2d, charges the capacitor 13 during the other half cycle. Both capacitors are charged to the voltage peak when the consumer is not connected.

Die zwei Ladekondensatoren sind dabei einerseits an einen gemeinsamen Mittelpunkt geschaltet, der über Gleichrichter in Gegentaktschaltung an der Wechselspannungsquelle liegt. Andererseits sind die beiden Ladekondensatoren über zwei weitere GleichrichterThe two charging capacitors are connected to a common center point on the one hand, which is via Rectifier in push-pull connection to the AC voltage source. On the other hand, the two are Charging capacitors via two additional rectifiers

ίο mit entgegengesetzter Polarität an die gleiche Wechselspannungsquelle angeschlossen.ίο with opposite polarity to the same AC voltage source connected.

Der Serienkondensator 11 ist mit der Induktivität des Transformators 1 auf die Netzfrequenz abgestimmt. Hierdurch wird erreicht, daß bei Belastung des Aufladekondensators (beispielsweise 12) keine Rückwirkung auf den anderen Entladekondensator (beispielsweise 13) entsteht, weil der Serienkondensator 11 den sinusförmigen Verlauf der Wechselspannung aufrechterhält. Beim Anschalten des einen oderThe series capacitor 11 is matched with the inductance of the transformer 1 to the line frequency. This ensures that when the charging capacitor (for example 12) is loaded, none Feedback on the other discharge capacitor (for example 13) arises because the series capacitor 11 maintains the sinusoidal curve of the alternating voltage. When turning on the one or

ao anderen Verbrauchers (7 oder 8) übernimmt der Serienkondensator 11 zusätzlich den eintretenden Spannungsabfall. Dies ist eine weitere wichtige Funktion des Serienkondensators 11. Er stellt einen Blindwiderstand dar und verbraucht demzufolge keine Wirkleistung, die sich in Wärme umsetzen würde.ao other consumer (7 or 8), the series capacitor 11 also takes over the incoming Voltage drop. This is another important function of the series capacitor 11. It provides a reactance and therefore does not consume any real power that would be converted into heat.

Mit dieser erfindungsgemäßen in Abb. 4 gezeigten Schaltung wird als9 'erreicht, daß beim Anschalten des Verbrauchers zu Beginn der Einschaltung ein hoher Spannungsstoß an den Verbraucher gelangt, welcher nach kurzer Zeit auf den Wert abklingt, der der Nennspannung des Verbrauchers entspricht. Es wird weiterhin durch die erfindungsgemäße Schaltung erreicht, daß mit einem gemeinsamen Netzteil, bestehend aus einem Transformator und zwei ,Gleichrichterpaaren, ein rückwirkungsfreies Arbeiten zweier Stromkreise gewährleistet ist. Schließlich wird mit dieser Schaltung ein hoher Wirkungsgrad erlangt, so daß die Dimensionierung aller Teile nur auf die wirkliche Verbrauchsleistung erfolgen kann.With this circuit according to the invention shown in Fig. 4 is achieved als9 'that when the Consumer a high voltage surge reaches the consumer at the beginning of the switch-on, which after a short time decays to the value that corresponds to the nominal voltage of the consumer. It will continue achieved by the circuit according to the invention that with a common power supply consisting of a transformer and two rectifier pairs, a reaction-free operation of two circuits is guaranteed. Finally, a high efficiency is achieved with this circuit, so that the dimensioning of all parts can only be based on the actual consumption performance.

Außer den beschriebenen Verbrauchern, nämlich elektromagnetischen Doppelkupplungen und Steuermagneten, können natürlich auch andere Verbraucher, z. B. Impulszähler, mit Vorteil mit dieser erfindungsgemäßen Schaltung betrieben werden.In addition to the consumers described, namely electromagnetic double clutches and control magnets, can of course also other consumers, e.g. B. pulse counter, with advantage with this invention Circuit operated.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltung zur Speisung von Verbauchern, z. B. elektromagnetischen Kupplungen oder Steuermagneten, aus Wechselstromnetzen über z. B. Netztransformatoren und Gleichrichter, bei der ein Kondensator zunächst auf einen Überspannungswert aufgeladen und dann über die Wicklung der zu schaltenden Kupplungen oder Steuermagnete entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorspannung bei Belastung auf die Verbraucherspannung durch Vorschaltwiderstände reduziert wird.1. Circuit for feeding consumers, e.g. B. electromagnetic clutches or Control magnets, from alternating current networks via z. B. power transformers and rectifiers which first charges a capacitor to an overvoltage value and then over the Winding of the clutches or control magnets to be switched is discharged, characterized in that that the capacitor voltage when loaded to the consumer voltage through series resistors is reduced. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorschaltwiderstände Wirkwiderstände verwendet werden.2. A circuit according to claim 1, characterized in that the series resistors are real resistors be used. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorschaltwiderstände Blindwiderstände, z. B. Kondensatoren verwendet werden, die in den Wechselstromkreisen liegen.3. A circuit according to claim 1, characterized in that reactive resistances as ballast resistors, z. B. capacitors are used, which are in the AC circuits. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren mit der Induktivität des Transformators einen Schwingungskreis bilden, der auf die Netzfrequenz abgestimmt ist.4. A circuit according to claim 3, characterized in that the capacitors with the inductance of the transformer form an oscillating circuit that is tuned to the mains frequency. 5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ladekondensatoren einerseits an einen gemeinsamen Mittelpunkt geschaltet sind, der über Gleichrichter in Gegentaktschaltung an der Wechselspannungsquelle liegt, und andererseits über zwei weitere Gleichrichter mit entgegengesetzter Polarität an die gleiche Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, und daß die beiden Verbraucher beispielsweise über die Kontakte eines Relais an
können.5. A circuit according to claim 1, characterized in that two charging capacitors are connected on the one hand to a common center point, which is connected to the AC voltage source via a rectifier in push-pull circuit, and on the other hand via two further rectifiers with opposite polarity to the same AC voltage source, and that the two consumers, for example via the contacts of a relay
can. die Kondensatoren geschaltet werdenthe capacitors are switched In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 664 733, 665 185; »Bulletin Oerlikon«, 1953, S. 46/47.Considered publications: German Patent Specifications Nos. 664 733, 665 185; "Bulletin Oerlikon", 1953, p. 46/47. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1040 670.Older patents considered: German Patent No. 1040 670. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 589/196 8.60© 009 589/196 8.60