DE1298625B

DE1298625B - Schaltungsanordnung fuer ein Verfahren zur Schnellerregung von gleichstromgespeisten Elektromagneten

Info

Publication number: DE1298625B
Application number: DESCH36835A
Authority: DE
Inventors: Tuchen Ernst; Schaeffersmann Heinz
Original assignee: ELEKTRONIK REGELAUTOMATIK
Current assignee: ELEKTRONIK REGELAUTOMATIK
Priority date: 1964-12-21
Filing date: 1965-04-05
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US3401310A; GB1097209A

Description

In der Patentanmeldung P 12 79 836.6-33 (deutsche Auslegeschrift 1279 836) ist ein Verfahren, und eine Anordnung zur Schnellerregung des Magnetfeldes elektrischer Geräte beschrieben, wie z. B. Magnetkupplungen, Magnetbremsen, Magnetventile, Hubmagnete, Spannmagnete u. dgl., welche mit Gleichstrom gespeist werden, wie sie zur Ausführung von Schaltvorgängen und zur Kraftübertragung bzw. Stillsetzung an den verschiedensten Be- und Verarbeitungsmaschinen verwendet werden. Soll mit diesen Geräten exakt gearbeitet werden, so sind sehr kurze Schaltzeiten erforderlich. Kurze Schaltzeiten sind aber begrenzt durch die Verzögerungen beim Aufbau des Magnetfeldes.
Die Erfindung nach der Hauptpatentanmeldung besteht darin, daß die an die Magnetwicklung gelegte Betriebsspannung aus einer Mehrphasenspannung gewonnen wird, die in wenigstens einer Phase eine gegenüber den anderen Phasen erhöhte Spannung hat, und daß die Phase mit höherer Spannung abgeschaltet wird, wenn der Strom den für die schnelle Anzugsbewegung erforderlichen, wesentlich über dem Dauererregungsstrom liegenden Wert ereicht hat.
Durch die deutsche Patentschrift 1161349 ist eine Schaltungsanordnung zum schnellen Ein- und Ausschalten eines mit gleichstromgespeisten induktiven Verbrauchers bekannt, jedoch ist die Anordnung nur für absoluten Gleichstrom geeignet. Bei pulsierendem Gleichstrom würde ein mehrfaches unerwünschtes Schalten der Transistoren auftreten. Es muß also ein geglätteter Gleichstrom vorhanden sein, der in Maschinenanlagen einen wesentlich höheren Aufwand erfordert als ein pulsierender Gleichstrom, welcher aus dem Wechselstromnetz gewonnen wird. Ferner ist für das Löschen eine dritte Spannungsquelle erforderlich. Außerdem sind drei Schaltorgane mit entsprechenden Steuereinrichtungen vorgesehen.
Bei der Anordnung nach der vorgenannten Patentanmeldung ist ferner von Nachteil, daß in dem Ein-.schaltstromkreis zwei Transistoren und ein Widerstand in Reihe mit dem Verbraucher liegen. Im Betriebsstromkreis liegt der Verbraucher mit einem Transistor, einem Widerstand und einem Gleichrichter in Reihe. Dadurch ergibt sich bei der geringen Spannung ein beachtlicher Spannungsverhist.
Für die Schaltung nach der Hauptpatentanmeldung gibt die vorliegende Erfindung einen besonders günstigen Schaltungsaufbau an. Ihr Vorteil besteht besonders in der geringen Anzahl der gesteuerten Ventile, in einem geringen Spannungs- bzw. Leistungsverlust und in einer Verbesserung der Kurvenform des Betriebsstromes sowie in einer günstigen Lösung des Umschaltvorganges.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß eine Schaltungsanordnung für ein Verfahren zur Schnellerregung von gleichstromgespeisten Elektromagneten, deren Betriebsspannung aus einem Mehrphasen-Wechselstromnetz durch Gleichrichtung erzeugt wird, wobei die an die Magnetwicklung gelegte Betriebsspannung aus einer Mehrphasenspannung gewonnen wird, die in wenigstens einer Phase eine gegenüber den anderen Phasen erhöhte Spannung hat, und wobei die Phase mit der höheren Spannung abgeschaltet wird, wenn der Strom den für die schnelle Anzugsbewegung erforderlichen, wesentlich über dem Dauererregungsstrom liegenden Wert erreicht hat, nach Patentanineldung P 14 39 495.7.
Die wesentliche Ausgestaltung einer solchen Schaltung besteht darin, daß erfindungsgemäß zur Erzeugung der Mehrphasenspannung ein Dreiphasentransformator dient, dessen je Phase in zwei Wicklungen unterteilte Sekundärwicklung in zwei Phasen für niedrige Spannungen gleicher Höhe und in der dritten Phase für eine höhere Spannung ausgelegt ist, und daß unter Reihenschaltung entsprechender Teilwicklungen in den Phasen mit niedriger Spannung die Wicklungen der Sekundärseite derart geschaltet sind, daß gegenüber einem Mittelpunkt vier Ausgangsspannungen abnehmbar sind, die gegeneinander zeitlich um (4mal) 900 el. phasenverschoben sind.
Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die vier Ausgänge des Transformators über je ein gesteuertes Ventil an die Magnetspule angeschlossen sind.
Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die transformatorisch an die gesteuerten Ventile übertragene Zündspannung eine gegenüber der Netzspannung wesentlich höhere Frequenz hat und daß im Zündstromkreis der Ventile für die überhöhte Spannung eine vom Betriebsstrom abhängige induktive Sperre liegt.
Einzelheiten des Schaltungsaufbaues werden an Hand von Zeichnungen erläutert.
F i g. 1 zeigt die Kurvenform der Erregerspannung, mit»a« ist die erhöhte Spannung zur Schnellerregung bezeichnet, mit »b« die Dauerbetriebsspannung.
Bei dieser Kurvenform ist von besonderem Vorteil, daß die Maximalwerte von »a« in die Lücken von »b« fallen, so daß beim Einschalten im ungünstigsten Augenblick mindestens der maximale Wert der Betriebsspannung ansteht.
Gegenüber der Hauptpatentanmeldung ist von Vorteil, daß innerhalb von 3600el. nur vier Maximalwerte vorhanden sind, die die Verwendung von nur vier Ventilen ermöglichen (in der Hauptpatentanmeldung sechs), und dies ergibt zum anderen eine gleichmäßige Kurvenform »h« für die Dauerbetriebsspannung, welches die Verzögerung bei der Abschaltung günstig beeinflußt.
Das Vektordiagramm zur Schaltung des Transformators ist in F i g. 2 dargestellt.
1 a und I b ist die positive und negative Spannung der ersten Phase. II a und II b ist die positive und negative Spannung der zweiten Phase, welche mit der dritten Phase, dargestellt durch III a und III b, in Reihe geschaltet ist. Daraus ergeben sich Ausgangsspannungen mit 4mal 90'el. Phasendrehung.
F i g. 3 zeigt einen erfindungsgemäß geschalteten Transformator 10 mit den gesteuerten Ventilen 21 bis 24 und der angeschlossenen Magnetspule 51. Die gesteuerten Ventile 23 und 24 liegen im Stromkreis der erhöhten Spannung und werden nach Beendigung der Schnellerregung abgeschaltet.
Wie dieses entsprechend der Erfindung geschieht, zeigt F i g. 4. Der über die Magnetspule 51 fließende Strom erzeugt an dem Shunt 62 einen Spannungsabfall. Diese Spannung wird über den Widerstand 63 auf den Kondensator 64 gegeben. Der im Stromkreis des übertragers 71 liegende übertrager 80 ist mit seiner Wicklung 81 und einer Diode 84 an den gleichen Kondensator 64 angeschlossen. Der zunächst ungeladene Kondensator stellt bei der hohen Frequenz einen Kurzschluß für die Wicklung 81 dar. Die im Stromkreis des übertragers 71 liegende Wicklung 82 hat einen entsprechend niedrigen induktiven Widerstand, der ira Zündkreis des übertragers 71 berücksichtigt ist. Ist nun der Kondensator-Ladevorgang beendet, so ist die Spannung höher als die Spannung an der Wicklung 81.
über die Diode 84 versucht ein Strom in Gegenrichtung zu fließen, wodurch diese gesperrt wird. Da jetzt in der Wicklung 81 kein Strom mehr fließen kann, steigt der induktive Widerstand der Wicklung 82 beachtlich an und verhindert das ausreichende Fließen des Zündstromes durch 71. Dadurch wird ein Aussetzen der Zündung für die Ventile 23 und 24 erreicht. Beim nächsten Nulldurchgang (mit Beendigung der Periode) ist die Schnellerregung beendet, da die erhöhte Spannung nicht mehr ansteht.
Der Umschaltvorgang ist somit kontaktlos und stromabhängig gewährleistet.
Sollten im Netz Spannungsschwankungen eintreten, so führen diese automatisch zu einer Verkürzung oder Verlängerung der Schriellerregung. Ebenfalls wird eine erhöhte Induktion der Magnetspule durch eine Verlängerung der Schnellerregung überwunden.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für ein Verfahren zur Schnellerregung von gleichstromgespeisten Elektromagneten, deren Betriebsspannung aus einem Mehrphasen-Wechselstromnetz durch Gleichrichtung erzeugt wird, wobei die an die Magnetwicklung gelegte Betriebsspannung aus einer Mehrphasenspannung gewonnen wird, die in wenigstens einer Phase eine gegenüber den anderen Phasen erhöhte Spannung hat, und wobei die Phase mit der höheren Spannung abgeschaltet wird, wenn der Strom den für die schnelle Anzugsbewegung erforderlichen, wesentlich über dem Dauererregungsstrom liegenden Wert erreicht hat, nach Patentanmeldung P 12 798 836.-33 (deutsche Auslegeschrift 1279 836), d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Mehrphasenspannung ein Dreiphasentransformator dient ' dessen je Phase in zwei Wicklungen unterteilte Sekundärwicklung in zwei Phasen für niedrige Spannungen gleicher Höhe und in der dritten Phase für eine höhere Spannung ausgelegt ist, und daß unter Reihenschaltung entsprechender Teilwicklungen in den Phasen mit niedriger Spannung die Wicklungen der Sekundärseite derart geschaltet sind, daß gegenüber einem Mittelpunkt vier Ausgangsspannungen abnehmbar sind, die gegeneinander zeitlich um (4mal) 901 el. phasenverschoben sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Ausgänge des Transformators über je ein gesteuertes Ventil an die Magnetspule angeschlossen sind. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die transformatorisch an die gesteuerten Ventile übertragene Zündspannung eine gegenüber der Netzspannung wesentlich höhere Frequenz hat und daß im Zündstromkreis der Ventile für die überhöhte Spannung eine vom Betriebsstrom abhängige induktive Sperre liegt.