DE1178943B - Schaltungsanordnung zum Umschalten eines Gleichstrommagneten von einer Halteerregung auf eine Anzugserregung und umgekehrt - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Umschalten eines Gleichstrommagneten von einer Halteerregung auf eine Anzugserregung und umgekehrt

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DE1178943B
DE1178943B DET18679A DET0018679A DE1178943B DE 1178943 B DE1178943 B DE 1178943B DE T18679 A DET18679 A DE T18679A DE T0018679 A DET0018679 A DE T0018679A DE 1178943 B DE1178943 B DE 1178943B
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DE
Germany
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excitation
voltage
switching
winding
holding
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Pending
Application number
DET18679A
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English (en)
Inventor
Karl Rehm
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02Circuit 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
    • H01H47/04Circuit 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zum Umschalten eines Gleichstrommagneten von einer Halteerregung auf eine Anzugserregung und umgekehrt Für viele Schaltaufgaben verwendet man Gleichstrommagneten zur Steuerung mechanischer Glieder. Man benutzt beispielsweise Gleichstrdmmagnete zur Steuerung von Ventilen oder zur Steuerung mechanischer Weichenklappen. Die Gleichstromelektromagneten sind so dimensioniert, daß bei Dauerbetrieb durch den Haltestrom der Erregerwicklung keine thermische Überlastung eintritt. Solche Gleichstrommagneten haben im allgemeinen eine große Spuleninduktivität, die beim Einschalten der Erregerspannung einen langsamen Feldaufbau bedingt und dadurch sehr lange Anzugszeiten ergibt.
  • Will man die Anzugszeit eines derartigen Gleichstrommagneten kurz halten, so muß durch Anlegen einer hohen Anzugsspannung ein schneller Feldaufbau erzwungen werden. Diese Anzugsspannung muß aber nach Beendigung des Schaltvorganges auf die dem Haltestrom entsprechende Haltespannung herabgesetzt werden, um eine thermische Überlastung des Gleichstrommagneten zu vermeiden.
  • Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, welche das Umschalten von der Anzugs- auf die Haltespannung direkt in Abhängigkeit von der Ankerstellung des Gleichstrommagneten bewirken. Schaltungen dieser Art haben jedoch zur Voraussetzung, daß ein besonderer Schaltkontakt vorgesehen ist. Sie können daher bei serienmäßig hergestellten Magnettypen, welche einen solchen Kontakt nicht aufweisen, nicht bzw. nur nach entsprechendem Umbau des Magneten angewandt werden. Dies will man aber aus Gründen der Rentabilität vermeiden. Bei anderen bekannten Schaltungsanordnungen für den genannten Zweck wird das Umschalten auf die Halteerregung nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer durch Relais oder elektronische Schaltglieder erreicht. Die Schaltzeiten werden hierbei allgemein durch RC-Zeitglieder erhalten. Solche Anordnungen, die für die Anzugs- und die Haltespannung mit zwei Spannungsquellen arbeiten, gestatten bei Verwendung von Relais nur eine begrenzte Schaltfrequenz. RC-Glieder benötigen noch eine besondere Verstärkerstufe, da sie nicht unmittelbar einen Leistungsschalter betätigen können.
  • Es ist ferner eine Speiseschaltung für eine Magnetwicklung bekannt, bei der als in Reihe mit der Wicklung liegender Schalter ein Transistor verwendet ist. Um beim Einschaltvorgang nach dem Ansteuern des Transistors ein rasches Durchschalten zu erzielen, ist eine mit der Magnetwicklung induktiv gekoppelte Hilfswicklung vorgesehen, die im Sinne einer positiven Rückkopplung mit der Basis des Transistors verbunden ist. Mit dieser Schaltung kann aber nicht erreicht werden, daß der Anzugstrom einen höheren Wert hat als der Haltestrom. Die durch die Induktivität der Magnetwicklung bedingte Anzugsverzögerung kann also damit nicht beseitigt werden. Im übrigen setzt die Schaltung das Vorhandensein einer Hilfswicklung voraus, deren nachträgliches Aufbringen vielfach nicht oder nur unter Eingriff in den konstruktiven Aufbau des Magneten möglich ist.
  • Durch die Erfindung werden die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Schaltungen vermieden. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umschalten eines Gleichstrommagneten, in dessen Erregerstromkreis ein Schalter - vorzugsweise ein elektrischer Schalter - angeordnet ist, insbesondere eines Schaltmagneten, von einer Halteeregung auf eine Anzugserregung und umgekehrt. Die :besondere Ausgestaltung einer solchen Schaltung besteht darin, daß erfindungsgemäß die Erregerwicklung oder die Reihenschaltung der Erregerwicklung und eines Begrenzungswiderstandes von der Primärwicklung eines Impulstransformators überbrückt ist, dessen Sekundärwicklung mit der Steuerelektrode eines weiteren, elektronischen Schalters verbunden ist, der durch den beim Einschalten des genannten Schaltars entstehenden Sekundärimpuls leitend wird und dadurch während dessen Dauer auf die .Erregerwicklung des Gleichstrommagneten eine gegen die Haltespannung erhöhte Anzugsspannung schaltet.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann so ausgelegt werden, daß nur eine Spannungsquelle benötigt wird. Als Schalter verwendet man vorzugsweise Transistoren, da diese eine hohe Schaltfrequenz erlauben und wartungsfrei arbeiten.
  • Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sei an Hand von F i g. 1 erläutert. An der Klemme 1 liegt eine negative Erreger- Spannung - UH gegenüber Masse 2. Der Schaltbefehl wird über die Klemme 3 der Basis des Transistors 4 zugeführt. Durch den negativen Schaltimpuls wird der Transistor 4 leitend, und ein Haltestrom fließt über einen Begrenzungswiderstand 6 durch die Erregerwicklung 5 des Elektromagneten. Der Widerstand 6 ist so dimensioniert, daß der Haltestrom eine thermische Überlastung der Erregerwicklung 5 ausschließt. Parallel zur Erregerwicklung 5 und dem Widerstand 6 liegt ein Impulstransformator 7. Wenn der Transistor 4 durch den negativen Schaltimpuls geöffnet wird, fließt durch die Primärseite des Impulstransformators 7 ein ansteigender Strom. Dadurch entsteht auf der Sekundärseite ein Spannungsimpuls, welcher so gerichtet ist, daß der Punkt 8 ein negatives Potential gegenüber Masse hat. Dieser negative Spannungsimpuls macht einen zweiten Transistor 9 leitend. Dieser schaltet die volle Erregerspannung - UH auf die Erregerwicklung des Elektromagneten 5. Der Gleichstromwiderstand des Impulstransformators 7 muß größer sein als der Widerstand der Erregerwicklung 5 und des Begrenzungswiderstandes 6. Eine Gleichstrombegrenzung im Zweig des Impulstransformators kann man auch durch andere Begrenzungsglieder, beispielsweise einen Kondensator, vorsehen.
  • Durch den Elektromagneten 5 fließt dadurch während des Einschaltens ein großer Anzugsstrom über den Transistor 9. Wenn durch den negativen Schaltimpuls der Transistor 4 vollständig geöffnet ist, erreicht der Strom in der Primärseite des Impulstransformators 7 einen Maximalwert, der durch die Zeitkonstante des Impulstransformators festgelegt ist. Dann verschwindet die Sekundärspannung, und der Transistor 9 sperrt. Durch die Erregerwicklung 5 fließt nur noch über den Widerstand 6 der Haltestrom. Die Zeitkonstante des Impulstransformators 7 ist so bemessen, daß die Dauer des Anzugsstromimpulses ausreicht, den Elektromagneten 5 sicher zum Ansprechen zu bringen. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird es ermöglicht, Gleichstrommagnete mit hoher Schaltfrequenz zu betreiben, ohne daß die Erregerwicklung der Gleichstrommagnete überlastet würde.
  • Über den Impulstransformator 7 kann auch ein Brummspannungsanteil der Spannungsquelle übertragen werden. Um zu verhindern, daß diese Brummspannung den Transistor 9 schaltet, legt man die Basis des Transistors 9 über einen Widerstand 10 an eine positive Sperrspannung. Dabei ist die positive Sperrspannung 11 und der durch den Widerstand 10 und die Sekundärwicklung des Impulstransformators 7 gebildete Spannungsteiler so zu bemessen, daß die Basis des Transistors 9 auf einem positiven Potential liegt, welches etwas größer ist als die höchste auftretende Brummspannungsamplitude. Der Transistor 9 wird dann nur durch einen negativen Impuls, welcher einem Schaltimpuls entspricht, betätigt.
  • Weiter ist ein spannungs- und richtungsabhängiger Widerstand 12 vorgesehen, beispielsweise eine Zenerdiode. Sie dient dazu, beim Abschalten des Elektromagnets auftretende positive Impulse durch den Zenereffekt abzuschneiden. Der Widerstand der Zenerdiode in Durchlaßrichtung muß so groß sein, daß die negativen Schaltimpulse durch die Zenerdiode 12 nicht wesentlich geschwächt werden; d. h., der Widerstand in Durchlaßrichtung muß wesentlich größer sein als der Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 9.
  • Parallel zur Erregerwicklung 5 ist eine Diode 13 vorgesehen, welche beim Abschalten der Erregerspannung auftretende Induktionsspannungen kurzschließt.
  • Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet mit einer Spannungsquelle. Dabei wird während der Anzugszeit über den Transistor 9 die volle Anzugsspannung an die Erregerwicklung 5 gelegt. Nach dem Ansprechen der Elektromagneten wird der Transistor 9 gesperrt, und an der Erregerwicklung 5 liegt eine verminderte Haltespannung, da in Reihe zur Erregerwicklung 5 ein Begrenzungswiderstand 6 vorgesehen ist.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch bei Verwendung von zwei Spannungsquellen benutzt werden. F i g. 2 zeigt eine derartige Anordnung. Es sind eine Haltespannung 1, 14 und eine Anzugsspannung 1, 15 vorgesehen. Ein Schaltbefehl betätigt über die Klemme 3 die Basis des Transistors 4. Dieser wird leitend und schaltet auf die Erregerwicklung 5 die Haltespannung 1, 14. Parallel zur Erregerwicklung 5 liegt die Primärseite des Impulstransformators 7. Ein Begrenzungswiderstand ist in diesem Fall nicht vorgesehen, da die Haltespannung 1, 14 so bemessen ist, daß eine thermische Überlastung der Erregerwicklung 5 vermieden wird. Beim Einschalten entsteht in der Sekundärseite des Impulstransformators ein Spannungsimpuls. Die Sekundärseite des Impulstransformators ist so geschaltet, daß durch diesen Spannungsimpuls der Transistor 9 leitend wird. Der Transistor 9 schaltet die Anzugsspannung 1, 15, welche größer ist als die Haltespannung 1, 14, auf die Erregerwicklung 5. Es ist noch eine Sperrzelle 17, im allgemeinen eine Diode, vorzusehen, welche die Anzugsspannung gegenüber dem Transistor 4 sperrt. Im übrigen ist diese Schaltungsanordnung entsprechend aufgebaut wie eine Schaltungsanordnung nach F i g. 1.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Umschalten eines Gleichstrommagneten, insbesondere Schaltmagneten, in dessen Erregerstromkreis ein Schalter - vorzugsweise ein elektronischer Schalter -angeordnet ist, von einer Halteerregung auf eine Anzugserregung und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (5) oder die Reihenschaltung der Erregerwicklung und eines Begrenzungswiderstandes (6) von der Primärwicklung eines Impulstransformators (7) überbrückt ist, dessen Sekundärwicklung mit der Steuerelektrode eines weiteren, elektronischen Schalters (9) verbunden ist, der durch den beim Einschalten des genannten Schalters (4) entstehenden Sekundärimpuls leitend wird und dadurch während dessen Dauer auf die Erregerwicklung des Gleichstrommagneten eine gegen die Haltespannung erhöhte Anzugsspannung schaltet.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des durch den Impulstransformator (7) betätigten Transistors (9) an eine Vorspannung gegenüber Emitter gelegt ist, welche verhindert, daß ein durch den Impulstransformator übertragener Brummspannungsanteil diesen Transistor betätigt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sekundärseite des Impulstransformators (7) ein spannungs- und richtungsabhängiger Widerstand (12) geschaltet ist, welcher die beim Abschalten des Erregerstromkreises auftretenden Impulse begrenzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 191906; Lehrmeister Bücherei Nr. 700, »Das Relais in der Praxis«, Verlag Albrecht Philler, Minden/Westf., S. 41, Bild 28.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1279836B (de) * 1964-12-21 1968-10-10 Schleicher Regelautomatik G M Verfahren zur Schnellerregung von gleichstromgespeisten Elektromagneten

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1191906A (fr) * 1958-02-25 1959-10-22 Aeronautique Soc Ind Perfectionnements apportés aux dispositifs économiseurs de courant pour électroaimants

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