DE4133749A1 - Elektromagnet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten und insbesondere
einen energiesparenden Elektromagneten hoher
Ansprechempfindlichkeit und Geschwindigkeitseinstellbarkeit
ohne den entmagnetisierenden Luftspalt, wobei eine Moment-
Entmagnetisierung angewendet wird.
Wie bekannt ist, ist der Elektromagnet ein elektrischer
Niederspannungsapparat zum Umwandeln elektrischer Energie in
mechanische Energie mit breiter Anwendung in der Industrie und
bei verschiedenen Produkten. Wenn die Erregerspule des
Erregungssystems eines Elektromagneten erregt wird, erzeugt die
Erregerspule ein magnetisches Feld mit Hilfe des Eisenkerns und
unter der magnetischen Kraft wird eine Armatur mit mechanischer
Belastung zu der Spule und dem Eisenkern hin angezogen, um
Arbeit zu verrichten. Wenn die Armatur anhält und in den
Haltezustand übergeht, liegt die Wirkung des Stromes nur darin,
die vorbestimmte Haltekraft zwischen dem Eisenkern und der
Armatur aufrechtzuerhalten.
Die konventionellen Elektromagneten können in zwei Gruppen
eingeteilt werden, nämlich in Wechselstrom- und
Gleichstrommagneten. Beruhend auf dem Prinzip konstanten
magnetischen Flusses hat der Wechselstrommagnet den Vorteil,
die Anzugsleistung automatisch zu erhöhen und die Haltekraft
automatisch zu senken. Dadurch hat er eine breite Anwendung in
der Industrie gefunden. Jedoch hat der Wechselstrommagnet den
Nachteil eines extrem geringen Leistungsfaktors, von
Eisenverlusten (Wirbelstrom- und magnetischen Hysteresis-
Verlusten), magnetischen Trennringverlusten,
Pulsationskraftverlusten, Brummgeräusch und Durchbrennen der
Spule bei einer Überlastung der Armatur. Basierend auf dem
Prinzip konstanten magnetischen Potentials hat der Gleichstrom-
Elektromagnet den Vorteil eines hohen Leistungsfaktors (ohne
elektromotorische Rückstellkraft beim Halten), fehlender
Eisenverluste beim Halten, fehlenden magnetischen
Trennpfeifens, fehlenden Geräusches, fehlenden Durchbrennens
der Spule aufgrund einer Überlastung der Armatur. Der
Gleichstromelektromagnet weist jedoch die Nachteile einer sehr
steilen Charakteristik der Anziehungskraft auf und kann die
Anzugsleistung nicht selbsttätig erhöhen und die Halteleistung
nicht selbsttätig senken. Er kann nur verwendet werden bei sehr
geringer Anfangslast und sehr kurzen Arbeitshüben, so daß seine
Verwendungsmöglichkeiten viel weniger sind als diejenige der
Wechselstrom-Elektromagneten.
Um die Nachteile sowohl der Wechselstrom- als auch der
Gleichstrommagneten zu vermeiden und die Vorteile der beiden zu
kombinieren, wurde eine Technologie für einen Gleichstrom-
Elektromagneten mit variablem magnetischen Potential
vorgeschlagen. Es gibt zwei Lösungen für diese Technologie. Die
eine ist die Doppelspulen-Lösung und die andere ist die
Doppelspannungsquellen-Lösung.
Eine technische Lösung für eine Doppelerregerspule ist in der
JP-OS 59-1 75 709 vom 04. Oktober 1984 beschrieben, wonach die
Haltespule von den Ruhekontakten im Gleichstrom-Anzugsbetrieb
des Elektromagneten kurzgeschlossen wird und die Anzugsspule
und die Haltespule durch Trennen der Ruhekontakte bei der
Beendigung des Gleichstrom/Anzugsbetriebs und Überwechseln in
den Haltezustand in Reihe geschaltet werden, wobei
offensichtlich ein höherer Anfangsstrom erhalten werden kann,
wenn die Anzugsspule individuell arbeitet, und ein niedrigerer
Haltestrom erhalten werden kann, wenn die beiden Spulen in
Reihe arbeiten. Obwohl diese Ausführungsform die Vorteile
sowohl des Wechselstrom- als auch des Gleichstrommagneten
aufweist, die Nachteile des Gleichstromelektromagneten
teilweise vermeidet und ihren Anwendungsbereich verbreitert
hat, wie auch energiesparend ist, gibt es noch einige
Nachteile, weil die Herstellung der Doppelspule kompliziert
ist, der Kupferbedarf hoch ist, die Stromzufuhr durch
Verwendung der gleichen Spannungsquelle die Verringerung des
Haltestromes begrenzt, bei der Trennung der mechanischen
Kontakte ein Lichtbogen erzeugt wird und die Spule bei einem
falschen Trennen der Kontakte schnarrt.
Die Lösung mit der doppelten Spannungsquelle kann die Nachteile
der Ausführungsform mit der Doppelspule vermeiden. Die Lösung
mit der doppelten Spannungsquelle benutzt nur eine einzige
Erregerspule, die von zwei Gleichspannungsquellen im
Anzugsbetrieb und im Haltezustand unterschiedlich gespeist
wird. Dies erbringt eine große Vereinfachung für den
Anzugsbetrieb mit hohem magnetischem Potential und das Halten
mit geringem magnetischem Potential, weil die
Spannungsdifferenz zwischen den beiden Spannungsquellen sehr
groß sein kann. Diese Lösung ist in dem Artikel "Changing AC
braking electromagnet to DC operating" in der chinesischen
Literatur "Low-voltage apparatus", Band II, 1985, und in einer
anhängigen chinesischen Patentanmeldung (CN 10 38 543 A)
beschrieben. Die hierbei vorhandenen Nachteile sind: Nicht nur
ist die Wechselstromkomponente der einen Halbperioden-
Gleichrichtung oder das Halbperioden-Leiten durch
Phasenverschiebung beim Einschalten groß, sondern ein
Einschalten mit hoher Ansprechempfindlichkeit und ein Betrieb
mit großem Hub können wegen des begrenzten Ansteigens des
magnetischen Potentials im Anzugsbetrieb nicht durchgeführt
werden. Es können leicht mechanische Stöße wegen der
Anziehungskraft auftreten, weil die Spule von der
Anzugsspannungsquelle während des gesamten Bewegungsvorganges
der Armatur kontinuierlich gespeist wird. Der Thyristor als
Vorrichtung zur Halbperioden-Gleichrichtung für die
Anzugsspannungsquelle wird nach dem oben erwähnten Artikel "Low
voltage apparatus" durch unidirektionale Spannungs-
Umgehungstriggerung getriggert, was durch die Phase im
Augenblick des Schließens des Spannungsquellenschalters des
Elektromagneten im Anzugsbetrieb ernsthaft beeinträchtigt wird,
so daß die Anzugsbetriebszeit verzögert sein kann. Das Problem
einer verzögerten Anzugsbetriebszeit existiert auch für die
Ausführungsform nach der oben erwähnten Patentanmeldung, wenn
die Spannung im Augenblick des Schließens des Schalters sich in
der negativen Halbperiode befindet.
Ferner werden für die Haltespannungsquelle gewöhnlich
Transformatoren und Kondensatoren zur Spannungsreduzierung bei
der energiesparenden Ausführungsform mit doppelter
Spannungsquelle für vorhandene Elektromagneten verwendet. Die
Spannungsreduzierung über einen Transformator ist nur für
Elektromagneten mit großer Haltekraft geeignet, der Ruhestrom
des Transformators und der Erregerstrom sind für
Elektromagneten mit mittlerer und kleiner Haltekraft von
derselben Größenordnung, was einer Energieeinsparung
entgegensteht, wohingegen eine Spannungsreduzierung mittels
Kondensatoren nur für Elektromagneten mit kleiner Haltekraft
geeignet ist, weil die Abmessungen des Transformators und des
Kondensators zu groß sind, wenn sie für Elektromagneten mit
großer und mittlerer Haltekraft verwendet werden. Die
existierenden Techniken mit doppelter Spannungsquelle können
daher die Anforderungen an unterschiedlich Belastungen nur
schwer erfüllen. Ferner läßt sich die Ausführungsform mit einer
Spannungsreduzierung durch Transformatoren und Kondensatoren
nur schwer modularisieren.
Die Energieeinsparung bei Gleichstrom-Elektromagneten mit
variablem magnetischen Potential erfolgt hauptsächlich durch
Verbesserung des Leistungsfaktors, d.i. durch Reduzierung der
Reaktions-Leistungsverluste. Wie durch Experimente erwiesen,
verbraucht der bei existierenden Elektromagneten vorhandene
entmagnetisierende Luftspalt annähernd 60% bis 95% der aktiven
Leistung des Elektromagneten. Daher kann der Vorteil der
Energieeinsparung durch eine extrem niedrige Haltespannung der
Doppelspannungsquelle nicht hinreichend ausgenutzt werden,
falls die mechanische Struktur des Elektromagneten als solche
den aktiven Leistungsverlust nicht wirksam reduzieren kann. Da
weiter die Haltekraft zwischen dem Eisenkern und der Armatur
durch den hohen magnetischen Widerstand reduziert wird, der von
dem entmagnetisierenden Luftspalt erzeugt wird, bleibt es nicht
aus, die Spule, den Eisenkern und die Armatur groß zu
gestalten, um ihre vorgesehene Haltekraft einhalten zu können,
wodurch ein hoher Bedarf für die Kupfer- und Eisenmaterialien
vorliegt.
Durch die Erfindung wird ein Elektromagnet geschaffen, durch
dessen elektromechanische Kombination der aktive und der
reaktive Leistungsverbrauch beträchtlich reduziert werden
können.
Ferner wird durch die Erfindung ein Elektromagnet mit höherer
Echtzeit-Charakteristik, hoher Ansprechempfindlichkeit und
guter Einstellbarkeit der Anzugsgeschwindigkeit geschaffen.
Ferner wird durch die Erfindung ein Elektromagnet geschaffen,
bei welchem der Aufprallstoß der Armatur auf den Eisenkern
reduziert ist und die Zuverlässigkeit für das Steuern der
Anzugsspannungsquelle verbessert ist.
Auch wird durch die Erfindung ein Elektromagnet geschaffen, der
in hohem Maße die Anforderungen an unterschiedliche Arbeitshübe
und Arbeitsbelastungen erfüllt.
Weiter wird durch die Erfindung ein Elektromagnet mit bedeutend
reduzierten Abmessungen, geringem Materialbedarf und geringen
Herstellungskosten geschaffen.
Der Elektromagnet gemäß der Erfindung weist einen
Elektromagnetkörper mit einer Armatur und einem Eisenkern sowie
einem Gleichstromerregungssystem mit einer Erregerspule und
einer steuerbaren Spannungsquelle auf.
Ein entmagnetisierender Luftspalt zwischen der Armatur und dem
Eisenkern für den Haltezustand ist nicht vorhanden (lediglich
existieren unvermeidbare Bearbeitungsluftspalte aufgrund der
Herstellung und der Montage).
Der Elektromagnetkörper weist einen Energiespeicher auf. In dem
Energiespeicher wird mechanische Energie im Haltezustand des
Elektromagneten gespeichert, wodurch eine aktive Kraft von der
Armatur auf den Eisenkern wie auch eine Reaktionskraft auf die
Armatur von dem Eisenkern ausgeübt werden. Die Wirkungslinie
der Resolutierenden der Reaktionskraft ist nicht-kollinear mit
der Wirkungslinie der Resolutierenden der Haltekraft, wodurch
ein Moment erzeugt wird, unter welchem die Armatur gedreht bzw.
gekippt wird. Das Moment führt zu einem von der Struktur des
Elektromagnetkörpers zugelassenen leichten Verkippen der
Armatur gegenüber dem Eisenkern, nachdem die Erregerspule
aberregt ist. Der Energiespeicher kann zum Zurückstellen der
Armatur in einem Lastsystem verwendet werden.
Die steuerbare Spannungsquelle weist eine Anzugsspannungsquelle
und eine Haltespannungsquelle mit unterschiedlichen Spannungen
sowie einen Steuerschalter zum Echtzeiteinschalten der
Anzugsspannungsquelle und zum Umschalten von der
Anzugsspannungsquelle auf die Haltespannungsquelle auf. Die
Anzugsspannungsquelle und die Haltespannungsquelle verwenden
volle Brückengleichrichtung zum Speisen der Erregerspule. Der
Elektromagnet gemäß der Erfindung hat die Vorteile einer hohen
Einschalt-Ansprechempfindlichkeit, einer wirksamen
Einstellbarkeit der Anzugsgeschwindigkeit, der
Energieeinsparung, eines geringen Materialbedarfs und einer
langen Lebensdauer. Experimente zeigen, daß er 95% bis 99,5% an
Energie und 40% bis 80% an Material einspart, eine Verlängerung
der Lebensdauer auf das 5- bis 10-fache herbeiführt und Kosten
um 30% bis 70% reduziert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die erste und die zweite
Ausführungsform gemäß der Erfindung mit einem
Elektromagnetkörper ohne entmagnetisierenden Luftspalt und mit
momententmagnetisierender Struktur,
Fig. 3A zeigt ein schematisches Schaltbild des
Erregungssystems der dritten Ausführungsform des
Elektromagneten gemäß der Erfindung,
Fig. 3B zeigt ein anderes Schaltbild als Fig. 3A für das
Erregersystem der vierten Ausführungsform des Elektromagneten
gemäß der Erfindung,
Fig. 4A zeigt ein schematisches Schaltbild eines
Erregersystems mit der Parallelschaltung des Umschalters für
die Doppelspannungsquelle, mit dem spannungsreduzierenden
Kondensator und ihren Anschluß an eine übliche
Gleichrichterbrücke,
Fig. 4B bis 4E zeigen Schaltungen der fünften, der sechsten,
der siebenten und der achten Ausführungsform gemäß der
Erfindung, aufbauend auf der Schaltung aus Fig. 4A,
Fig. 5A ist eine schematische Schaltung eines
Erregungssystems, welches für den Anzugszustand bei vollem
Phasenwinkel getriggert wird und für den Haltezustand durch
Phasenverschiebung getriggert wird,
Fig. 5B bis 5E zeigen die neunte, die zehnte, die elfte und
die zwölfte Ausführungsform gemäß der Erfindung, aufbauend auf
der Schaltung aus Fig. 5A, und
Fig. 6A und 6B sind die Ausführungsformen der
Anzugstriggerschaltung mit der dreizehnten bis sechzehnten
Ausführungsform in Fig. 6A und der siebzehnten und achtzehnten
Ausführungsform in Fig. 6B.
Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform, nach welcher die
Armatur 1 sich, geführt durch die Führungshülse 3, in dem
Eisenkern 4 bewegt. Es ist ein Spalt zwischen der Führungshülse
3 und dem Führungszapfen der Armatur 1 vorhanden, der es
erlaubt, daß die Armatur 1 relativ zu dem Eisenkern 4 etwas
verkippen kann. Der Energiespeicher ist ein
Federenergiespeicher an der Armatur 1 mit einer Feder 7, einer
Einstellschraube 8 und der Kugel 6. Wenn sich der Elektromagnet
EM im Haltezustand befindet, übt die Kugel 6 unter der Kraft
der Feder 7 eine aktive Kraft F1 auf den Eisenkern 4 aus,
wodurch der Eisenkern 4 über den Federenergiespeicher eine
Reaktionskraft auf die Armatur 1 ausübt, wobei die
Wirkungslinie der resultierenden Kraft F2 (die gerade Linie des
die resultierende Kraft F2 zeigenden Pfeils) mit der
Wirkungslinie Z der Resultierenden der Haltekraft nicht
kollinear ist, wodurch die Kraft F2 ein auf die Armatur 1
einwirkendes Drehmoment erzeugt, unter welchem die Armatur 1
sich geringfügig relativ zu dem Eisenkern 4 verkippt, nachdem
die Erregerspule aberregt ist, wobei die Größe des Kippmomentes
mit der Einstellschraube 8 eingestellt werden kann. Der
Federenergiespeicher kann auch an dem Eisenkern 4 angeordnet
sein. Es ist eine steuerbare Spannungsquelle CS zum Speisen der
Erregerspule vorhanden.
In Fig. 2, von welcher die zweite Ausführungsform gezeigt
wird, wirkt die aktive Kraft F2 an der Armatur 1 über die
Rückstelleinrichtung der Armatur 1 in einem Lastsystem (nicht
gezeigt) auf einen zylindrischen Stift 10 in einem Abstand e
von der Wirkungslinie Z der Resultierenden der Haltekraft,
wobei das von der Zugkraft F2 auf die Armatur 1 erzeugte
Drehmoment bewirkt, daß sich die Armatur geringfügig gegenüber
dem Eisenkern 4 verkippt, nachdem die Erregerspule 5 aberregt
ist.
Um die Haltefläche 2 gegen Verschmutzung durch Staub und Dreck
zu schützen, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine
Schutzabdeckung 11 vorgesehen. Die wirksame Länge der
Schutzabdeckung 11 ist größer als der Hub der Armatur 1, und es
ist ein Spalt 12 zwischen der Schutzabdeckung 11 und dem
Eisenkern 4 vorhanden, damit die Armatur 1 sich geringfügig
verkippen kann.
Fig. 3A zeigt ein schematisches Schaltbild eines
Erregungssystems des Elektromagneten gemäß der Erfindung als
dritte Ausführungsform. Das System enthält den
Spannungsquellenschalter 22, die Erregerspule 15 und die
parallel dazu geschaltete Absorptionsschaltung aus dem
Widerstand 13 und dem Kondensator 14, wie auch die steuerbare
Spannungsquelle. Die Wechselstromseite einer
Anzugsspannungsquelle wird durch Verwendung des Thyristors 20
als Steuerschalter gesteuert und die Spannung der
Spannungsquelle wird von einer Gleichrichterbrücke 16
vollständig gleichgerichtet. Die Wechselstromseite der Brücke
16 wird an die gesteuerten Anschlüsse des
Spannungsquellenschalters 22 angeschlossen, nachdem sie in
Reihe mit dem Thyristor 20 geschaltet ist. Die Haltespannung
wird über eine Einrichtung 21 zur Spannungsreduzierung erzeugt,
deren Hochspannungsseite an die gesteuerten Anschlüsse des
Schalters 22 angeschlossen ist, und wird von einer
Gleichrichterbrücke 17 vollständig gleichgerichtet. Die
Wechselstromseite der Brücke 17 und die Wechselstromseite einer
Gleichrichterbrücke 18 einer Triggerschaltung 19 sind an die
Niederspannungsseite der Spannungsreduzierungseinrichtung 21 in
Parallelschaltung angeschlossen, oder die Wechselstromseite der
Gleichrichterbrücken 17 und 18 kann an entsprechende
Ausgangsanschlüsse an der Niederspannungsseite angeschlossen
sein, die Gleichstrom-Ausgangsanschlüsse der Brücke 17 der
Haltespannungsquelle sind nach Parallelschaltung mit den
Gleichspannungs-Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterbrücke 16
der Anzugsspannungsquelle an die Erregerspule 15 angeschlossen,
während der positive und der negative Eingangsanschluß 23, 25
der Anzugstriggerschaltung 19 des Thyristors 20 an den
positiven bzw. negativen Ausgangsanschluß der
Gleichrichterbrücke 18 der Triggerschaltung 19 angeschlossen
sind. Ein Signal am Ausgangsanschluß 24 der
Anzugstriggerschaltung 19 triggert den bidirektionalen
Thyristor 20.
Das Eingangssignal der Echtzeittriggerung wird von dem
Triggerkreis 19 über den positiven und den negativen Anschluß
23, 25 beim Schließen des Spannungsquellenschalters 22
erhalten, wodurch der Thyristor 20 in Echtzeit getriggert wird.
Ein Triggerimpuls, dessen vordere Flanke so steil wie diejenige
des plötzlichen Schließspannungsimpulses ist (wodurch ein
Rechtecksignal angenähert wird) und dessen Pulsbreite oder
Pulstriggereffektbreite einstellbar ist, kann von dem
Anzugstriggerkreis 19 erzeugt werden, wie als Differential-
Peakimpuls, Differential-Peakimpuls mit steiler nachlaufender
Flanke, Rechteckimpuls und angenäherter Rechteckimpuls. Von
diesen Impulsen wird der Thyristor im Spannungs- oder
Pegeltriggermodus getriggert, wodurch die Leitfähigkeitsdauer
des Thyristors von der Impulsbreite oder wirksamen Impulsbreite
bestimmt wird. Der Thyristor wird im Anzugszustand des
Elektromagneten EM abgeschaltet, bevor die Armatur 1 ihre
Endposition bei ihrer Bewegung erreicht, und es wird sofort auf
die von der Gleichstromseite der Gleichrichterbrücke 17 der
Haltespannungsquelle zugeführte Erregerspannung umgeschaltet,
wodurch die Stärke des Aufpralls der Armatur gegen den
Eisenkern reduziert werden kann. Wenn die Anzugszeit und die
Zuverlässigkeit durch die Belastungsschwankungen während des
Anzugsvorgangs des Elektromagneten beeinträchtigt werden,
können solche Belastungsschwankungen durch Einstellen der
Leitfähigkeitsdauer des Thyristors angepaßt werden, um den
Anzugsvorgang zuverlässiger und empfindlicher zu gestalten.
Der Signalausgangsanschluß 24 des oben erwähnten Triggerkreises
19 kann direkt an die Triggerelektrode des Thyristors oder an
diese Elektrode über einen Spannungsteilerwiderstand 26
angeschlossen sein. Die Gleichrichterbrücke 18 kann den
Triggerkreis 19 direkt oder nach weiterer Filterung und
Stabilisierung der Spannung treiben. Die Spannungsreduzierung
mit der Spannungsreduzierungseinrichtung 21 kann in geeigneter
Weise wie mit einem Transformator, über eine
Spannungsverminderung mit einem Widerstand und einem
Kondensator, durch Induktionsspannungsverminderung,
Spannungsverminderung durch Pulsbreitenregulierung,
Spannungsverminderung durch Thyristor-
Phasenverschiebungstriggerung und dergleichen erfolgen. Der
Thyristor 20 kann, wie gezeigt, ein bidirektionaler Thyristor
sein oder aus zwei invertiert in Parallelschaltung
zusammengeschlossenen unidirektionalen Thyristoren bestehen.
Die Thyristoren leiten jedoch den von der Gleichrichterbrücke
16 vollständig gleichzurichtenden Netzwechselstrom, nachdem sie
von dem Signal zu Beginn des Schließens des Schalters 22, d.i.
von dem Pegel eines erzeugten, in der Pulsbreite einstellbaren
Impulses getriggert werden. Für unidirektionale Thyristoren
wird der Triggerimpuls positiver Spannung der Triggerelektrode
zugeführt, wohingegen bei bidirektionalem Thyristoren der
Triggerimpuls positiver Spannung auch der Kathode zugeführt
werden kann (d.i. der negative Anschluß 25 und der
Ausgangsanschluß 24 können austauschbar angeschlossen sein).
Eine Klammerdiode oder ein Spannungsstabilisierungs- oder
Shuntwiderstand kann in Parallelschaltung zwischen die
Triggerelektrode und die Kathode eingeschaltet sein, um die
Triggerelektrode zu schützen. Der Widerstand 26 kann eine Diode
sein.
Fig. 3B stellt ein schematisches Schaltbild ähnlich dem in
Fig. 3A dar. Der Unterschied besteht darin, daß der Thyristor
aus zwei unidirektionalen Thyristoren 39, 40 besteht, die in
zwei Zweigen der Anzugsspannungsquellenbrücke 16 angeordnet
sind und eine Löschdiode 63 vorhanden ist, die parallel zu der
Spule 15 geschaltet ist.
Fig. 4A ist ein schematisches Schaltbild, welches ein anderes
Erregungssystem mit einer Doppelspannungsquelle für den
Elektromagneten zeigt. Hier ist ein Steuerschalter 28 der
gesteuerten Spannungsquelle CS in Reihe mit der
Wechselstromseite der für den Anzugsbetrieb und das Halten
gemeinsamen Gleichrichterbrücke 29 und parallel zu einem
Spannungsverminderungskondensator 27 zwischen die Anschlüssen
30 und 31 geschaltet. Wenn der Leistungsschalter 22 geschlossen
wird, wird der Netzwechselstrom über den geschlossenen
Steuerschalter 28 an die Wechselstromseite der
Gleichrichterbrücke 29 geführt. Wenn der Steuerschalter 28
ausgeschaltet ist, wird der Netzwechselstrom an die
Wechselstromseite der Gleichrichterbrücke 29 nach
Spannungsreduzierung durch den Kondensator 27 geführt.
Der Schalter 28 kann ein elektronischer Schalter sein, der zum
Beispiel als bidirektionaler Thyristor oder als mit umgekehrter
Polarität parallel geschaltete eindirektionale Thyristoren mit
einer Triggerung ausgeführt ist, die die Leitfähigkeit im
vollen Phasenwinkel ermöglicht, oder ein mechanischer Schalter
sein, wie aus einem Paar von Ruhekontakten bestehen. Der
Steuerschalter 28 wird im Moment des Schließens des Schalters
22 eingeschaltet, wohingegen die Ausschaltzeit einstellbar ist.
Die Zeitdauer, während welcher der Schalter 28 arbeitet, ist
die Dauer der Stromzuführung von der Anzugsspannungsquelle.
Inzwischen fließt nahezu kein Strom durch den
Spannungsverringerungskondensator wegen des Kurzschlußeffektes
des Schalters 28. Die Gleichspannungsseite der
Gleichrichterbrücke 29 ist an die Erregerspule 15
angeschlossen.
Fig. 4B zeigt die fünfte Ausführungsform, aufbauend auf dem
Prinzip aus Fig. 4A, wobei in der Figur nur die Komponenten
des Steuerschalters 28 gezeigt sind. Hier ist ein
bidirektionaler Thyristor 20 als elektronischer Schalter in
Parallelschaltung zu dem oben erwähnten
Spannungsreduzierungskondensator 27 geschaltet. Ein variabler
Widerstand 34 zum Einstellen des Triggerstromes und daher zum
Einstellen der wirksamen Triggerbreite des
Triggerimpulsausgangs durch den Anzugstriggerkreis 35 ist in
Parallelschaltung zwischen die Triggerelektrode und die Kathode
des Thyristors 20 eingeschaltet. Die Frontflanke des von dem
Anzugstriggerkreis 35 erzeugten Triggerimpulses ist so steil
wie diejenige der Augenblicksspannung im Augenblick des
Schließens und wird nicht durch die Polarität der
Augenblicksspannung im Augenblick des Schließens beeinflußt,
wodurch die Echtzeittriggercharakteristik verwirklicht werden
kann. Die Anschlüsse 32 und 33 des Triggerkreises können an die
Anode und Triggerelektrode des Thyristors 20 angeschlossen sein
und können austauschbar angeschlossen sein.
Eine Klammerdiode oder ein spannungsstabilisierender Widerstand
kann ebenfalls in Parallelschaltung zwischen die Kathode und
die Triggerelektrode des Thyristors 20 eingeschaltet sein, um
dadurch die Triggerelektrode zu schützen. Mit in speziellen
Situationen verwendeten geeigneten Parametern kann der variable
Widerstand auch entfallen. Weiter kann ein strombegrenzender
Widerstand in Reihe mit der Triggerelektrode zum Begrenzen des
Triggerelektrodenstroms geschaltet sein.
Fig. 4C ist eine Modifikation von Fig. 4B zur Darstellung der
sechsten Ausführungsform der Erfindung mit dem Ziel, zu
verhindern, daß der Betrieb der Triggerschaltung 35 von der
Belastung (Spule 15) beeinflußt wird. Hierzu ist der eine
Anschluß der Anzugstriggerschaltung 35 an die Triggerelektrode
angeschlossen, wohingegen der andere Anschluß an einen
gesteuerten Anschluß des Leistungsschalters 22 des
Elektromagneten anstatt an die Anode des bidirektionalen
Thyristors 20 angeschlossen ist und die Kathode des Thyristors
an den anderen gesteuerten Anschluß des Schalters 22
angeschlossen ist.
Fig. 4D zeigt die siebte Ausführungsform der Erfindung. Der
bidirektionale Thyristor aus Fig. 4B ist durch zwei
unidirektionale Thyristoren 39 und 40 ersetzt, die mit
umgekehrter Polarität parallel zueinander verbunden sind, um
das Problem eines unzuverlässigen Abschaltens zu vermeiden,
welches bei dem bidirektionalen Thyristor auftreten kann. Eine
Absorptionsschaltung mit Widerstand 13 und Kondensator 14, wie
in Fig. 3 gezeigt, muß parallel zu der Spule 15 geschaltet
sein, wenn unidirektionale Thyristoren 39, 40 verwendet werden.
In Fig. 4D ist wieder nur der Teil des oben erwähnten
Steuerschalters 28 gezeigt, wobei die Anzugstriggerschaltungen
36, die in Parallelschaltung zwischen die Anode und die
Triggerelektrode jedes der Thyristoren 39, 40 eingeschaltet
sind, die Echtzeitcharakteristik für den oben erwähnten
Triggervorgang sicherstellen.
Fig. 4E zeigt die achte Ausführungsform, die auf dem Prinzip
aus Fig. 4A basiert, wobei der oben erwähnte Schalter 28 aus
einem Paar von Ruhekontakten NC ist, die von einem Mechanismus
gesteuert werden, der von dem Elektromagneten EM angetrieben
wird. Die Ruhekontakte NC sind während des Zurückstellens der
Armatur 1 geschlossen und werden in dem Anzugsvorgang des
Elektromagneten getrennt, bevor die Armatur 1 die Endposition
ihrer Bewegung erreicht. Die Trennzeit der Kontakte NC kann mit
Hilfe des Mechanismus eingestellt werden.
Fig. 5A zeigt eine Schaltung, bei welcher die
Anzugsspannungsquelle und die Haltespannungsquelle eine
gemeinsame Gleichrichterbrücke haben und der Steuerschalter der
steuerbaren Spannungsquelle CS der Thyristor CR (oder die
Thyristoren) ist; der Thyristor CR wird so getriggert, daß er
den Anzugszustand und den Haltezustand des Elektromagneten
durch Verwendung einer Einrichtung 61 zum Erzeugen eines
Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem Phasenwinkel und einer
Einrichtung 62 zum Erzeugen des Leitfähigkeitstriggersignals
mit Phasenverschiebungstriggerung antreibt.
Fig. 5B bis 5E illustrieren die neunte, die zehnte und die
elfte Ausführungsform, basierend auf dem Prinzip aus Fig. 5A.
Die Einrichtung 61 zum Erzeugen des
Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem Phasenwinkel ist die
Triggerschaltung 35, 36A und die Einrichtung 62 zum Erzeugen
des Leitfähigkeitstriggersignals mit
Phasenverschiebungstriggerung ist ein
Phasenverschiebungstriggerkreis 41, der irgendein
Phasenverschiebungstriggerkreis zur
Spannungsquellensynchronisierung ist, so wie ein gut
ausgereifter Phasenverschiebungstriggerkreis als
Phasentriggerkreis eines Unÿunktionstransistors.
In Fig. 5B sind die beiden Anschlüsse 32, 33 des
Triggerkreises 35 entsprechend an die Anode bzw. die
Triggerelektrode des bidirektionalen Thyristors 20
angeschlossen, wobei der negative Anschluß N des
Phasenverschiebungstriggerkreises 41 an die Kathode des
Thyristors 20 angeschlossen ist und sein positiver Anschluß P
an die Anode der Diode oder den Kondensator über einen
Widerstand 65 in demjenigen Zweig angeschlossen ist, in welchem
der Strom von dem Anschluß 32 zum dem Anschluß 33 in dem
Triggerkreis 35 fließt. Der Ausgangsanschluß O ist an die
Triggerelektrode des Thyristors angeschlossen. Der positive und
der negative Anschluß P und N des Phasenverschiebungs-
Triggerkreises 41 können auch an die positive bzw. negative
Elektrode einer spannungsstabilisierenden Diode 42
angeschlossen sein.
Der Unterschied der Ausführungsform aus Fig. 5C von derjenigen
aus Fig. 5B ist ähnlich wie der Unterschied der
Ausführungsform aus Fig. 4C von derjenigen aus Fig. 4B, d.i.
der Anschluß 32 ist an den anderen gesteuerten Anschluß des
Schalters 22, d.i. den anderen Anschluß der Wechselstromseite
der Brücke 29 angeschlossen; der Rest in Fig. 5C ist
der gleiche wie derjenige in Fig. 5B.
Die Ausführungsformen aus den Fig. 5B, 5C, 5D basieren auf
den Ausführungsformen aus Fig. 4B, 4C, 4D. Der
spannungsreduzierende Kondensator 27 aus diesen Figuren ist
entfallen und die Spannungsreduzierung wird durch die
Verwendung des Phasenverschiebungstriggerthyristors
verwirklicht.
Wenn in der Ausführungsform aus Fig. 5D der
Phasenverschiebungstriggerkreis 36 verwendet wird, muß der
Kreis 36 vom gleichen Typ wie der Kreis 36A sein. In diesem
Fall ist die Methode des Anschließens des Kreises 41 an die
Kreise 36A und den Thyristor ähnlich wie diejenige aus den
Fig. 5B oder 5C, d.i. der positive Anschluß 37 des Kreises
36A ist an die Anode des einen 39 der unidirektionalen
Thyristoren 39, 40 angeschlossen und der negative Anschluß 38
ist an die Triggerelektrode desselben Thyristors 39
angeschlossen. Der negative Anschluß N des Kreises 41 ist an
die Kathode des einen 39 der Thyristoren 39, 40 angeschlossen,
sein positiver Anschluß P ist über einen Widerstand 65 an die
Anode des Kondensators oder die Diode in dem Kreis 36A
angeschlossen und sein Ausgangsanschluß O ist an die
Triggerelektrode desselben Thyristors 39 angeschlossen. Die
spannungsstabilisierende Diode 42 ist wie nach Fig. 5B in den
Kreis eingeschaltet.
Bei der Ausführungsform aus Fig. 5D ist die Erregerspule 15
parallel zu einer Absorptionsschaltung aus einem Widerstand 13
und einem Kondensator 14 zum Schützen der unidirektionalen
Thyristoren geschaltet.
Es gibt in Fig. 5D zwei Arten von Ausführungsformen. Die eine
liegt in der Verwendung zweier Phasenverschiebungs-
Triggerschaltungen 41 mit spannungsstabilisierenden Dioden 42,
und die andere liegt in der Verwendung einer
phasenverschiebungs-Triggerschaltung 41, wobei die Diode 42 in
einem der beiden Zweige mit den unidirektionalen Thyristoren
eingeschaltet ist. Manchmal kann die Diode (können die Dioden)
auch entfallen.
Fig. 5E unterscheidet sich von den Fig. 5B bis 5D darin,
daß die Steuerschaltungs-Einwegthyristoren 43 und 44 der
Anzugsspannungsquelle in zwei Brückenzweigen der
Gleichrichterbrücke angeordnet sind. Diese beiden Thyristoren
43, 44 bilden zusammen mit zwei Dioden 45, 46 eine Vollweg-
Gleichrichterbrücke. Zwei andere Dioden 47, 48 bilden mit den
beiden Dioden 45, 46 eine andere Vollweg-Gleichrichterbrücke.
Die beiden Gleichrichterbrücken sind mit ihrem gemeinsamen
Wechselstromeingangsanschluß an die gesteuerten Anschlüsse des
Leistungsschalters 22 angeschlossen, beide Triggerelektroden
der beiden Thyristoren 43, 44 sind gemeinsam an den
Ausgangsanschluß O des Phasenverschiebungs-Triggerkreises 41
und an den Ausgangsanschluß 24 des Anzugstriggerkreises 19
angeschlossen, wohingegen beide ihrer Kathoden gemeinsam an den
negativen Anschluß N des Phasenverschiebungs-Triggerkreises 41
und den Eingangsanschluß 25 des Anzugstriggerkreises 19
angeschlossen sind. Der positive Ausgangsanschluß der anderen
Vollweg-Gleichrichterbrücke ist an den positiven
Eingangsanschluß 23 des Anzugstriggerkreises 19 über einen
spannungsreduzierenden Widerstand 60 angeschlossen und der
positive Anschluß P des Phasenverschiebungs-Triggerkreises 41
ist über einen Widerstand 65 ebenfalls an den Anschluß 23
angeschlossen und die beiden Anschlüsse der Erregerspule 15
sind an eine Absorptionsschaltung mit dem Widerstand 13 und dem
Kondensator 14 angeschlossen. Die spannungsstabilisierende
Diode 42 ist zwischen den positiven und den negativen Anschluß
PN der Schaltung 41 geschaltet. Eine Löschdiode 63 ist parallel
zu der Spule in dem spannungsreduzierenden Phasenverschiebungs-
Triggerschema geschaltet, weil die pulsierende Komponente in
dem Laststrom eher groß ist.
Der oben erwähnte Widerstand 65 und selbst die
spannungsstabilisierende Diode 42 können in den oben erwähnten
Ausführungsformen ebenfalls manchmal weggelassen werden.
Die Fig. 6A und 6B zeigen Ausführungsformen aller oben
erwähnter Anzugstriggerkreise. Fig. 6A zeigt vier
Ausführungsformen der Schaltung 19. Die Ausführungsform 1 ist
ein Differentialkreis mit einem variablen Widerstand 51. Ein
Kondensator 49 mit einem parallel dazu geschalteten
Entladewiderstand 50 und der variable Widerstand 51 sind über
eine Reihenverbindung in Reihe zwischen dem positiven und dem
negativen Eingangsanschluß 23, 25 der Schaltung 19
angeschlossen und ein Ausgangsanschluß 24 ist an der
Reihenverbindung abgezweigt. Der Eingangsanschluß 23 derselben
erhält ein Frontflankensignal der gestuften Spannung im
Augenblick des Schließens, um ein Echtzeittriggeransprechen zu
erreichen, wonach das Gleichspannungssignal den Kondensator 49
auflädt, bis der Ausgangsstrom des Ausgangsanschlusses 24
unzureichend wird, um den Thyristor zu triggern, und die
Anzugstriggeroperation ist beendet. Der Wert des Widerstandes
50 soll so hoch sein, daß er nicht ausreicht, ein falsches
Triggern herbeizuführen, jedoch soll er auch nicht zu hoch
sein, daß er dann, wenn das Erregungssystem des Elektromagneten
aberregt wird, sich sofort ohne die nächste Anzugsphase zu
beeinträchtigen entlädt. Der variable Widerstand 51 ist für das
Einstellen des Triggerstromes wirksam, damit dieser seinerseits
die wirksame Pulsbreite für das Triggern einstellt.
Das Ziel der Ausführungsform 11 ist es, die nachlaufende Flanke
des Triggerimpulses steil zu machen, der von der Schaltung der
Ausführungsform erzeugt wird, die das Abschalten des Thyristors
genauer macht, indem eine Diode 52 verwendet wird, die an den
Ausgangsanschluß 24 angeschlossen ist. Es können zwei in Reihe
geschaltete Dioden verwendet werden.
Das Ziel der Ausführungsform 111 ist es, einen annähernd als
Rechteckimpuls ausgebildeten Triggerimpuls durch Verwendung
einer Schalttriode 53 und der die nachlaufende Flanke
trimmenden Diode 52 zu erhalten. Ein Kondensator 49 mit dem
parallel dazu geschalteten Entladewiderstand 50 und ein
variabler Widerstand 51 sind über eine Reihenverbindung in
Reihe zwischen den positiven und den negativen Eingangsanschluß
23, 25 der Anzugstriggerschaltung 19 eingeschaltet. Eine
Reihenschaltung aus dem Basis-Emitter-p-n-Übergang der Triode
53 und der Diode 52 ist zwischen die Reihenverbindung und den
Ausgangsanschluß 24 eingeschaltet und der Kollektor der Triode
53 ist an den positiven Eingangsanschluß 23 angeschlossen.
Das Ziel der vierten Ausführungsform IV ist es, einen Rechteck-
Triggerimpuls durch Verwendung eines Schmidt-Triggers mit einer
Integrierschaltung für den Eingang des Triggers zu erzeugen.
Ein variabler Widerstand 57 und ein Kondensator 55 mit dessen
Entladewiderstand 56 sind über eine Reihenverbindung in Reihe
zwischen den positiven und den negativen Eingangsanschluß 23,
25 der Schaltung 19 geschaltet, wobei die Reihenverbindung an
den Eingangsanschluß des Schmidt-Triggers 54 angeschlossen ist.
Die positive und die negative Elektrode des Triggers 54 sind an
den positiven bzw. den negativen Eingangsanschluß 23, 25
angeschlossen und der Ausgangsanschluß des Triggers 54 ist der
Ausgangsanschluß 24 des Anzugstriggerkreises 19. Die inverse
Wirkung des Triggers sorgt dafür, daß die Frontflanke des
Rechteck-Triggerimpulses im Augenblick des Schließens erzeugt
wird.
Die Fig. 6BI und 6BII illustrieren die Gestaltung der
Anzugstriggerkreise 36 und 35. Ein spannungsreduzierender
Widerstand 58, eine Diode 59 und ein Kondensator 49 mit dessen
parallelgeschalteten Entladewiderstand 50 sind in Reihe
zwischen den positiven und den negativen Anschluß 37, 38 der
Schaltung 36 angeschlossen. Die positive-negative Richtung der
Diode 59 ist dieselbe wie die positive-negative Richtung der
Anschlüsse 37, 38. Die Positionen der drei in Reihe
geschalteten Elemente sind austauschbar, wobei das Schema des
Verbindens des Widerstandes 58 mit dem Anschluß 37 als
Anzugstriggerschaltung 36A definiert ist. Die Schaltung 35 wird
von einem spannungsreduzierendem Element 64 und einer Schaltung
aus zwei invertiert und parallel geschalteten identischen
Zweigen gebildet, die in Reihe zwischen die beiden Anschlüsse
32, 33 der Schaltung 35 geschaltet sind. Jeder der parallelen
Zweige enthält eine Diode 59 und einen Kondensator 49 mit
dessen parallel geschalteten Entladewiderstand 50 in
Reihenschaltung. Hier kann das spannungsreduzierende Element 64
wegen den Doppelstromrichtungen im Kreis 35 ein Widerstand, ein
Kondensator oder eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und
einem Kondensator sein.
Claims (28)
1. Elektromagnet (EM) mit einem Elektromagnetkörper aus einer
Armatur (1) und einem Eisenkern (4), und einem
Gleichstromerregungssystem mit einer Erregungsspule (5) und
einer steuerbaren Spannungsquelle (CS), dadurch
gekennzeichnet, daß ein demagnetisierender Luftspalt
zwischen der Armatur (1) und dem Eisenkern (4) in dem
Haltezustand fehlt (es sind lediglich unvermeidbare
Bearbeitungsluftspalte aufgrund der Herstellung und des
Zusammenbaus vorhanden), und ein Energiespeicher in dem
Elektromagnetkörper vorhanden ist, wobei in dem
Energiespeicher mechanische Energie im Haltezustand des
Elektromagneten (EM) gespeichert ist, die eine aktive Kraft
(F1) auf den Eisenkern (4) von der Armatur (1) wie auch eine
Reaktionskraft auf die Armatur (1) von dem Eisenkern (4)
erzeugt, wobei die Wirkungslinie der Resultierenden (F2) der
Reaktionskraft mit der Wirkungslinie (Z) der Resultierenden
der Haltekraft nicht-kollinear ist, so daß ein auf die
Armatur (1) einwirkendes Drehmoment erzeugt ist, unter
welchem die Armatur (1) ein leichtes, von der Struktur des
Elektromagnetkörpers zugelassenes Verkippen relativ zu dem
Eisenkern (4) ausübt, nachdem die Erregerspule (5) aberregt
ist, und die steuerbare Spannungsquelle (CS) eine
Anzugsspannungsquelle und eine Haltespannungsquelle
unterschiedlicher Spannungen aufweist und daß ein
Steuerschalter zum Echtzeiteinschalten der
Anzugsspannungsquelle und zum Umwandeln der
Anzugsspannungsquelle in die Haltespannungsquelle vorgesehen
ist, wobei die Anzugsspannungsquelle und die
Haltespannungsquelle zum Erregen der Erregerspule (5) durch
eine Vollweg-Gleichrichterbrücke gleichgerichtet werden.
2. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei der
Energiespeicher ein Federenergiespeicher aus einer Feder
(7), einer Einstellschraube (8) und einer Kugel (6) ist,
wobei die Kugel (6) eine aktive Kraft (F1) unter der Kraft
der Feder (7) auf den Eisenkern (4) ausübt, wenn sich der
Elektromagnet (EM) in dem Haltezustand befindet, und die
Größe des Drehmomentes mit der Einstellschraube (8)
veränderbar ist.
3. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei der
Energiespeicher die Rückstelleinrichtung der Armatur (1) in
einem Lastsystem ist.
4. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei der Elektromagnet
(EM) eine Schutzabdeckung (11) gegen Schmutz aufweist.
5. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei die steuerbare
Spannungsquelle (CS) weiter eine spannungsreduzierende
Einrichtung (21) aufweist, die
Wechselstromeingangsanschlüsse einer Gleichrichterbrücke
(16) der Anzugsspannungsquelle parallel zu der
Hochspannungsseite der spannungsreduzierenden Einrichtung
(21) an die gesteuerten Anschlüsse des Leistungsschalters
(22) nach Reihenschaltung mit einem Thyristor (20), der als
Steuerschalter verwendet wird, angeschlossen sind, die
Wechselstromseiten einer Gleichrichterbrücke (17) der
Haltespannungsquelle und einer Gleichrichterbrücke (18)
einer Triggerschaltung (19) an die Niederspannungsseite der
spannungsreduzierenden Einrichtung (21) geschaltet sind, die
Gleichspannungsausgangsanschlüsse der Brücke (17) der
Haltespannungsquelle an die Erregerspule (15) nach
Parallelschaltung mit den Gleichspannungsausgangsanschlüssen
der Gleichrichterbrücke (16) der Anzugsspannungsquelle
geschaltet sind, die beiden Eingangsanschlüsse (23, 25) der
Anzugstriggerschaltung (19) des Thyristors (20) an die
Gleichspannungsausgangsanschlüsse der Gleichrichterbrücke
(18) der Triggerschaltung (19) geschaltet sind und ein
Signal des Ausgangsanschlusses (24) der
Anzugstriggerschaltung (19) den bidirektionalen Thyristor
(20) triggert.
6. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei die steuerbare
Spannungsquelle (CS) weiter eine spannungsvermindernde
Einrichtung (21) aufweist, die Wechselspannungs-
Eingangsanschlüsse einer Gleichrichterbrücke (16) der
Anzugsspannungsquelle parallel zu der Hochspannungsseite der
spannungsvermindernden Einrichtung (21) an die gesteuerten
Anschlüsse des Leistungsschalters (22) angeschlossen sind,
zwei unidirektionale Thyristoren (39, 40) in zwei Zweigen
der Gleichrichterbrücke (16) der Anzugsspannungsquelle
angeordnet sind, die Wechselspannungsseiten einer
Gleichrichterbrücke (17) der Haltespannungsquelle und eine
Gleichrichterbrücke (18) einer Triggerschaltung (19) an die
Niederspannungsseite der spannungsvermindernden Einrichtung
(21) angeschlossen sind, die Gleichstromausgangsanschlüsse
der Brücke (17) der Haltespannungsquelle an die Erregerspule
(15) nach Parallelschaltung mit den Gleichspannungs
Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterbrücke (16) der
Anzugsspannungsquelle geschaltet sind, die beiden
Eingangsanschlüsse (23, 25) der Anzugstriggerschaltung (19)
der Thyristoren (39, 40) an die Gleichspannungs-
Ausganganschlüsse der Gleichrichterbrücke (18) der
Triggerschaltung (19) geschaltet sind und ein Signal des
Ausgangsanschlusses (24) der Anzugstriggerschaltung (19) die
unidirektionalen Thyristoren (39, 40) triggert.
7. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei der Steuerschalter
(28) der steuerbaren Spannungsquelle (CS) in Reihe mit der
Wechselstromseite einer Gleichrichterbrücke (29), die für
die Anzugs- und der Haltespannungsquelle gemeinsam ist, nach
Parallelschaltung mit einem spannungsvermindernden
Kondensator (27) geschaltet ist, wobei die Gleichstromseite
der Gleichrichterbrücke (29) an die Erregerspule (15)
geschaltet ist.
8. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 7, wobei der Steuerschalter
(28) ein bidirektionaler Thyristor (20) ist und eine
Anzugstriggerschaltung (35) zwischen die Anode und die
Triggerelektrode des bidirektionalen Thyristors (20)
geschaltet ist.
9. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 7, wobei der Steuerschalter
(28) ein bidirektionaler Thyristor (20) ist und eine
Anzugstriggerschaltung (35) zwischen die Triggerelektrode
des bidirektionalen Thyristors (20) und einen gesteuerten
Anschluß des Leistungsschalters (22) eingeschaltet ist.
10. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 7, wobei der
Steuerschalter (28) zwei mit umgekehrter Polarität in
Parallelschaltung verbundene unidirektionale Thyristoren
(39, 40) aufweist, der postitive Anschluß (37) jedes der
beiden Anzugstriggerschaltungen (36) an die Anode jedes der
Thyristoren (39, 40) angeschlossen ist und der negative
Anschluß (38) jeder der Schaltungen (36) entsprechend an
die Triggerelektrode jeder der Thyristoren (39, 40)
angeschlossen ist, und eine Absorptionsschaltung aus einem
Widerstand (13) und einem Kondensator (14) parallel zu den
beiden Anschlüssen der Erregerspule (15) geschaltet ist.
11. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 7, wobei der
Steuerschalter (28) von einem Paar von Ruhekontakten (NC)
gebildet wird, die von einem von dem Elektromagneten (EM)
angetriebenen Mechanismus gesteuert werden, wobei das Paar
von Ruhekontakten (NC) während der Zeitspanne des
Zurückstellens der Armatur (1) geschlossen sind und im
Anzugsbetrieb des Elektromagneten getrennt werden, bevor
die Armatur (1) die Endposition bei ihrer Bewegung
erreicht.
12. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 1, wobei die
Anzugsspannungsquelle und die Haltespannungsquelle an eine
gemeinsame Gleichrichterbrücke angeschlossen sind und der
Steuerschalter der steuerbaren Spannungsquelle (CS) ein
Thyristor (CR) ist, und der Thyristor (CR) zum Antreiben
der Anzugs- und Haltezustände des Elektromagneten durch die
Verwendung einer Einrichtung (61) zum Erzeugen eines
Vollphasenwinkel-Leitfähigkeitstriggersignals und einer
Einrichtung (62) zum Erzeugen eines Phasenverschiebungs-
Leitfähigkeitstriggersignals getriggert wird.
13. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 12, wobei der Thyristor
(CR) ein bidirektionaler Thyristor (20) ist, die
Einrichtung (61) zum Erzeugen eines
Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem Phasenwinkel eine
Triggerschaltung (35) ist, die Einrichtung (62) zum
Erzeugen eines Leitfähigkstriggersignals mit
Phasenverschiebungstriggerung eine
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) ist, ein Anschluß
(32) der Triggerschaltung (35) an die Anode des
bidirektionalen Thyristors (20) geschaltet ist und der
andere Anschluß (33) der Schaltung (35) an die
Triggerelektrode des Thyristors (20) geschaltet ist, der
negative Anschluß (N) der Phasenverschiebungs-
Triggerschaltung (41) an die Kathode des Thyristors (20)
angeschlossen ist, ihr positiver Anschluß (P) an die Anode
der Diode über einen Widerstand (65) in dem Zweig
angeschlossen ist, in welchem der Triggerstrom von dem
direkt an ein spannungsverminderndes Element (64)
angeschlossenen Anschluß (32) zu dem Anschluß (33) in der
Triggerschaltung (35) fließt, und ihr Ausgangsanschluß (O)
an die Triggerelektrode des Thyristors (20) angeschlossen
ist.
14. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 12, wobei der Thyristor
(CR) ein bidirektionaler Thyristor (20) ist, die
Einrichtung (61) zum Erzeugen eines
Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem Phasenwinkel eine
Triggerschaltung (35) ist, die Einrichtung (62) zum
Erzeugen eines Leitfähigkeitstriggersignals mit
Phasenverschiebungstriggerung eine
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) ist, ein Anschluß
(33) der Triggerschaltung (35) an die Triggerelektrode des
bidirektionalen Thyristors (20) angeschlossen ist und der
andere Anschluß (32) an einen Anschluß der
Wechselstromseite einer Gleichrichterbrücke (29)
angeschlossen ist, und die Anode des bidirektionalen
Thyristors (20) an den anderen Anschluß der
Wechselspannungsseite der Gleichrichterbrücke (29)
angeschlossen ist, der negative Anschluß (N) der
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) an die Kathode des
Thyristors (20) angeschlossen ist, ihr positiver Anschluß
(P) an die Anode des Kondensators über einen Widerstand
(65) in dem Zweig angeschlossen ist, in welchem der
Triggerstrom von dem direkt an ein spannungsverminderndes
Element (64) angeschlossenen Anschluß (32) zu dem Anschluß
(33) der Triggerschaltung (35) fließt, und ihr
Ausgangsanschluß (O) an die Triggerelektrode des Thyristors
(20) angeschlossen ist.
15. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 12, wobei der Thyristor
(CR) zwei invertiert parallelgeschaltete unidirektionale
Thyristoren (39, 40) aufweist, die Einrichtung (61) zum
Erzeugen eines Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem
Phasenwinkel eine Anzugstriggerschaltung (36A) ist, die
Einrichtung (62) zum Erzeugen eines
Leitfähigkeitstriggersignals mit
Phasenverschiebungstriggerung eine
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) ist, der positive
Anschluß (37) der Anzugstriggerschaltung (36A) an die Anode
des einen (39) der unidirektionalen Thyristoren (39, 40)
angeschlossen ist und der negative Anschluß (38) der
Schaltung (36A) an die Triggerelektrode desselben
Thyristors (39) angeschlossen ist, der negative Anschluß
(N) der Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) an die
Kathode des unidirektionalen Thyristors (39) angeschlossen
ist und ihr positiver Anschluß (P) an die Anode der Diode
über einen Widerstand (65) in der Triggerschaltung (36A)
angeschlossen ist und ihr Ausgangsanschluß (O) an die
Triggerelektrode des unidirektionalen Thyristors (39)
angeschlossen ist, wobei die beiden Anschlüsse der
Anzugstriggerschaltung (36) an die Anode bzw. die
Triggerelektrode des anderen unidirektionalen Thyristors
(40) angeschlossen sind und die Erregerspule (15) parallel
zu einer Absorptionsschaltung mit einem Widerstand (13) und
einem Kondensator (14) geschaltet ist.
16. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 12, wobei der Thyristor
(CR) zwei mit umgekehrter Polarität parallelgeschaltete
unidirektionale Thyristoren (39, 40) aufweist, die
Einrichtung (61) zum Erzeugen eines
Leitfähigkeitstriggersignals mit vollem Phasenwinkel zwei
Anzugstriggerschaltungen (36A) aufweist, die Einrichtung
(62) zum Erzeugen eines Leitfähigkeitstriggersignals mit
Phasenverschiebungstriggerung zwei
Phasenverschiebungstriggerschaltungen (41) aufweist, der
positive und der negative Anschluß (37, 38) jeder der
beiden Anzugstriggerschaltungen (36A) an die Anode bzw.
Triggerelektrode eines entsprechenden der unidirektionalen
Thyristoren (39, 40) angeschlossen sind, der negative
Anschluß (N) jeder der beiden
Phasenverschiebungstriggerschaltungen (41) an die Kathode
eines entsprechenden der unidirektionalen Thyristoren (39,
40) angeschlossen ist und ihr positiver Anschluß (P) an die
Anode der Diode über einen Widerstand (65) in der
zugeordneten Triggerschaltung (36A) angeschlossen ist, ihr
Ausgangsanschluß (O) an die Triggerelektrode des
zugeordneten unidirektionalen Thyristors (39, 40)
angeschlossen ist und die Erregerspule (15) parallel zu
einer Absorptionsschaltung aus einem Widerstand (13) und
einem Kondensator (14) geschaltet ist.
17. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 12, wobei der Thyristor
(CR) zwei unidirektionale Thyristoren (43, 44) aufweist,
diese beiden Thyristoren (43, 44) zusammen mit zwei Dioden
(45, 46) eine Vollweg-Gleichrichterbrücke bilden, andere
zwei Dioden (47, 48) und die beiden Dioden (45, 46) eine
andere Vollweg-Gleichrichterbrücke bilden, die beiden
Gleichrichterbrücken mit ihren ihnen gemeinsamen
Wechselstromeingangsanschlüssen an die gesteuerte Seite des
Leistungsschalters (22) angeschlossen sind, beide
Triggerelektroden der beiden Thyristoren (43, 44) gemeinsam
an den Ausgangsanschluß (O) der
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) mit dem
Ausgangsanschluß (24) der Anzugstriggerschaltung (19)
angeschlossen sind, wohingegen beide ihrer Kathoden
gemeinsam an den negativen Anschluß (N) der
Phasenverschiebungstriggerschaltung (41) und den
Ausgangsanschluß (25) der Anzugstriggerschaltung (19)
angeschlossen sind, der positive Ausgangsanschluß der
anderen Vollweg-Gleichrichterbrücke und der positive
Anschluß (P) der Phasenverschiebungs-Triggerschaltung (41)
an den positiven Anschluß (23) der Anzugstriggerschaltung
(19) über einen spannungsvermindernden Widerstand (60) bzw.
einen Widerstand (65) angeschlossen sind und die
Erregerspule (15) parallel zu einer Absorptionsschaltung
aus einem Widerstand (13) und einem Kondensator (14) und zu
einer Löschdiode (63) geschaltet ist.
18. Elektromagnet (EM) nach einem der Ansprüche 8, 9, 10, 12,
13, 14, 15 und 16, wobei ein variabler Widerstand (34)
zwischen die Kathode und die Triggerelektrode des
Thyristors (20, CR, 39, 40, 43, 44) geschaltet ist.
19. Elektromagnet (EM) nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 16
und 17, wobei eine spannungsstabilisierende Diode (42)
zwischen den positiven und den negativen Anschluß (PN) der
Phasenverschiebungs-Triggerschaltung (41) eingeschaltet
ist.
20. Elektromagnet nach den Ansprüchen 5, 6 und 17, wobei ein
Kondensator (49) mit seinem parallelgeschalteten
Entladewiderstand (50) und ein variabler Widerstand (51)
über eine Reihenverbindung in Reihe mit dem positiven und
dem negativen Eingangsanschluß (23, 25) der
Anzugstriggerschaltung (19) geschaltet sind und ein
Ausgangsanschluß (24) an der Reihenverbindung abgezweigt
ist.
21. Elektromagnet (EM) nach den Ansprüchen 5, 6 und 17, wobei
ein Kondensator (49) mit dessen parallelgeschaltetem
Entladewiderstand (50) und ein variabler Widerstand (51)
aufeinanderfolgend über eine Reihenverbindung in Reihe
zwischen den positiven und den negativen Eingangsanschluß
(23, 25) der Anzugstriggerschaltung (19) geschaltet sind
und ein Ausgangsanschluß (24) im Anschluß an eine Diode
(52) an der Reihenverbindung abgezweigt ist.
22. Elektromagnet (EM) nach den Ansprüchen 5, 6 und 17, wobei
ein Kondensator (49) mit seinem parallelgeschaltetem
Entladewiderstand (50) und ein variabler Widerstand (51)
aufeinanderfolgend über eine Reihenverbindung in Reihe
zwischen den positiven und den negativen Eingangsanschluß
(23, 25) der Anzugstriggerschaltung (19) geschaltet sind,
wobei eine Reihenschaltung aus dem Basis-Emitter-p-n-
Übergang einer Triode (53) und einer Diode (52) zwischen
die Reihenverbindung und den Ausgangsanschluß (24)
eingeschaltet ist und der Kollektor der Triode (53) an den
positiven Eingangsanschluß (23) angeschlossen ist.
23. Elektromagnet (EM) nach den Ansprüchen 5, 6 und 17, wobei
ein variabler Widerstand (57) und ein Kondensator (55) mit
seinem Entladewiderstand (56) aufeinanderfolgend über eine
Reihenverbindung in Reihe zwischen den positiven und den
negativen Eingangsanschluß (23, 25) der
Anzugstriggerschaltung (19) eingeschaltet sind, wobei die
Reihenverbindung an den Eingangsanschluß eines Schmidt-
Triggers (54) angeschlossen ist, die positive und die
negative Elektrode des Triggers (54) an den positiven bzw.
negativen Anschluß (23, 25) angeschlossen sind und der
Ausgangsanschluß des Triggers (54) der Ausgangsanschluß
(24) der Anzugstriggerschaltung (19) ist.
24. Elektromagnet (EM) nach den Ansprüchen 10, 15 und 16, wobei
ein spannungsvermindernder Widerstand (58), eine Diode (59)
und ein Kondensator (49) mit ihren parallelgeschalteten
Entladewiderständen (50) in Reihe zwischen den positiven
und den negativen Anschluß (37, 38) der
Anzugstriggerschaltung (36) eingeschaltet sind, wobei die
positiv-negativ-Richtung der Diode (59) dieselbe wie die
positiv-negativ-Richtung der Anschlüsse (37, 38) ist.
25. Elektromagnet (EM) nach den Ansprüchen 8, 9, 13, 14, wobei
ein spannungsverminderndes Element (64) und eine Schaltung
aus zwei invertiert in Parallelschaltung
zusammengeschlossenen identischen Zweigen in Reihe zwischen
die beiden Anschlüsse (32, 33) der Anzugstriggerschaltung
(35) eingeschaltet ist, wobei jeder der beiden parallelen
Zweige eine Diode (59) und einen Kondensator (49) mit
dessen parallel angeschlossenen Entladewiderstand (50) in
Reihenschaltung aufweist.
26. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 25, wobei das
spannungsvermindernde Element, (64) ein Widerstand ist.
27. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 25, wobei das
spannungsvermindernde Element (64) ein Kondensator ist.
28. Elektromagnet (EM) nach Anspruch 25, wobei das
spannungsvermindernde Element (64) eine
Reihenschaltungseinheit eines Widerstands und eines
Kondensators ist.
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