EP0200099B1 - Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais zum Schalten eines Wechselspannungs-Lastkreises - Google Patents

Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais zum Schalten eines Wechselspannungs-Lastkreises Download PDF

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EP0200099B1
EP0200099B1 EP86105271A EP86105271A EP0200099B1 EP 0200099 B1 EP0200099 B1 EP 0200099B1 EP 86105271 A EP86105271 A EP 86105271A EP 86105271 A EP86105271 A EP 86105271A EP 0200099 B1 EP0200099 B1 EP 0200099B1
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EP
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relay
voltage
control circuit
zero crossing
supply voltage
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Peter Dipl.-Ing.(Fh) Drebinger
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Siemens AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
    • H01H47/043—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current making use of an energy accumulator

Definitions

  • the invention relates to a control circuit for an electromagnetic relay according to the preamble of claim 1.
  • Electromagnetic relays are generally ideal for switching electrical loads on the AC network, their high dielectric strength for separating the control and load circuits and their insensitivity to voltage peaks and current peaks in the switched load circuit having a particularly advantageous effect.
  • the errors that usually occur in semiconductors in the load circuit cannot arise with relays, which often reduces the monitoring effort.
  • relays that switch AC loads also have problems and disadvantages.
  • the contact life is severely impaired by high cold currents, especially when switching on incandescent lamp loads, and when switching off due to arcing until the following mains voltage zero crossing.
  • a zero crossing circuit is known from European patent application EP-A-108 538, in which one of two solenoids (electromagnets of a contactor) is optionally driven with a short pulse in order to either switch a load on or off.
  • This pulse is an output signal which is synchronized with the zero crossing point when a corresponding switch is actuated.
  • an electronic circuit is provided, which brings about a predetermined delay.
  • These pulses arrive from the outputs of the IC via an electronic circuit arrangement made up of several transistors for pulse amplification to the windings of the electromagnets.
  • DE-A-2 929 261 describes a device for actuating a relay which has a drive circuit with a transistor at one point of the relay winding and a capacitor and resistor at the other relay winding.
  • this known circuit causes the relay to respond very slowly in order to achieve the lowest possible current consumption. An accelerated response of a relay with a DC supply voltage that is higher than the nominal voltage of the relay winding is therefore not possible.
  • the object of the invention is therefore to provide a control circuit of the type mentioned, the switching of the relay can be achieved with a relatively small amount of circuitry even with a large spread of the response sides within the same relay types close to the zero crossing, so that the life of the relay contacts are considerably increased can.
  • this object is achieved in that the one connection point of the relay winding is connected to ground potential via the switching path of the semiconductor switch and to a DC supply voltage via a reverse polarized diode, in that the other connection point of the relay winding is connected to ground potential via a capacitor and via a resistor is connected to the DC supply voltage and that the DC supply voltage is significantly higher than the nominal voltage of the relay winding.
  • the invention makes use of the knowledge that a relay not only responds faster when overexcited, that is, when excited with an excessive control voltage, but that the spread of the response times can also be greatly reduced.
  • the relay winding is applied to such an overvoltage, the special type of circuit simultaneously ensuring that the overvoltage is dissipated very quickly, so that at the latest after the relay armature has been tightened, only a voltage is present on the winding at most corresponds to the nominal voltage or is preferably lower than this. Due to the small fluctuation in the response times, the point in time for the activation can then be determined quite precisely, which can be done with conventional semiconductor switching means.
  • the dimensioning of the DC supply voltage and the circuit components naturally depends on the properties of the relay and also on how exactly the zero point control is desired.
  • an embodiment has proven to be advantageous in which the DC supply voltage is twice as high as the nominal voltage of the relay winding, a fluctuation range of the response time of 2 ms being set by appropriately dimensioning the capacitor and the resistor.
  • the resistance can be coordinated with the relay winding so that, for example, only a holding voltage of approximately 2/3 of the nominal voltage is applied to the relay winding after the response.
  • FIG. 1 shows a load circuit with an incandescent lamp L which is connected between a phase conductor P and a neutral conductor N via a contact k.
  • An AC voltage U w is present at the phase conductor P.
  • the contact k is part of a relay with the winding K, which is connected between the two connection points 1 and 2.
  • a diode D1 is connected in the reverse direction between a supply voltage U v and point 1, while a resistor R1 is connected between point 2 and supply voltage U v .
  • the collector-emitter path of a transistor TR lies between point 1 and the ground potential, while at the other terminal of the relay winding a capacitor C1 is connected between point 2 and the ground potential.
  • the relay is driven by a lamp signal ls, which is applied to the base of the transistor TR via a synchronization memory SP in the form of a D flip-flop and a series resistor R2.
  • the synchronous memory SP is driven by a clock which is derived from a zero crossing sampling of the alternating voltage U w .
  • the alternating voltage U w is supplied to a phase detector PD, which generates a pulse i1 at each zero crossing of the voltage.
  • These pulses i1 are delayed by a certain time via a delay element VG, so that the pulses i2 emitted at the output of the delay element VG are each before the next zero crossing by the expected response time of the relay.
  • the lamp signal ls present at input D of memory SP is switched through to output Q, making transistor TR conductive.
  • Fig. 2 shows the voltage and current profile at the relay in one embodiment with the dimensions given in parentheses in Fig. 1. Thereafter, a DC supply voltage U v of 24 V is used for a relay K with the nominal voltage 12 V and a winding resistance of 215 ohms. Resistor R1 has a value of 390 ohms and capacitor C1 has a capacitance of 22 ⁇ F.
  • time axis As a function of the respective zero crossing of the alternating voltage U w , the time of the zero crossing being denoted in each case by T0. Assuming that an AC voltage of 50 Hz is used, a zero crossing occurs every 10 ms. The specified overvoltage ensures that the relay contact closes approximately 2.5 ms to 4.5 ms after the transistor TR has become conductive; bounce times and tolerances are already included.
  • the circuit with the delay element VG is thus set such that the transistor is controlled in each case 6.5 ms after a zero crossing of the AC voltage. Then the relay contact closes between 1 ms before and 1 ms after the next zero crossing.
  • the excitation current I K decays to the value determined by the direct voltage U v and the resistors R1 and K and reaches approximately the response current of the relay (approx. 40 mA).
  • the relay contact k closes approx. 2.5 ms to 4.5 ms after the time T s at which the transistor became conductive (6.5 ms after T0). The next zero crossing at time T0 thus coincides approximately with the closing of the contact.
  • the relay contact opens approx. 2.0 ms to 3.0 ms after transistor TR is blocked (tolerances included) and thus approx. 1.5 to 0.5 ms before the next zero crossing at time T0 of the mains voltage wave. This ensures that the lamp load is in any case switched off shortly before the zero crossing, so that an arc which may still occur is extinguished in the zero crossing of the mains half-wave, ie can no longer be present.
  • the inrush current of the incandescent lamp can be reduced to approximately 1/10 of the maximum by the control circuit according to the invention
  • the value is reduced and the arcing is shortened to the short duration (in the example, a maximum of 1.5 ms) until the zero crossing. In this way, the contact life can be increased significantly.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Elektromagnetische Relais eignen sich allgemein hervorragend zum Schalten elektrischer Lasten am Wechselstromnetz, wobei ihre hohe Spannungsfestigkeit zur Trennung von Steuer- und Lastkreis sowie ihre Unempfindlichkeit gegenüber Spannungsspitzen und Stromspitzen im geschalteten Lastkreis besonders vorteilhaft zur Wirkung kommen. Auch die üblicherweise bei Halbleitern im Lastkreis auftretenden Fehler können bei Relais nicht entstehen, was häufig den Überwachungsaufwand senkt. Allerdings treten bei Relais, die Wechselstromlasten schalten, auch Probleme und Nachteile auf. So wird die Kontaktlebensdauer besonders beim Einschalten von Glühlampenlasten durch hohe Kaltströme und beim Ausschalten durch Lichtbogenbildung bis zum folgenden Netzspannungsnulldurchgang stark beeinträchtigt.
  • Es wurde bereits wiederholt versucht, die Kontaktlebensdauer von Relais beim Schalten von Wechselspannungslasten durch Verlegung des Schaltzeitpunktes in den Nullpunkt der Wechselspannung zu verlängern. Da das Relais jeweils nach dem Einschalten bzw. Ausschalten der Erregerspannung eine bestimmte Ansprechzeit bzw. Abfallzeit benötigt, bis der Kontakt des Lastkreises schließt bzw. öffnet, muß für diesen Fall die Relaiswicklung um diese Zeit vor dem Nulldurchgang an die Steuerspannung angelegt bzw. von ihr abgetrennt werden. Der Nulldurchgang der Wechselspannung läßt sich zwar exakt ermitteln, und es ließe sich über Zeitglieder auch ein exakter Schaltzeitpunkt vor dem Nulldurchgang festlegen, doch können derartige Schaltungen bisher deshalb nicht allgemein mit Erfolg eingesetzt werden, weil die Ansprechzeiten der Relais sehr stark streuen, auch innerhalb ein und derselben Type. Diese Streuungen der Ansprechzeiten liegen nicht selten in der Größenordnung einer Wechselstrom-Halbwelle, so daß die für ein Relais ermittelte Ansprechzeit nicht auf das nächste gleich Typs übertragen werden kann. Aber auch bei ein und demselben Relais schwanken die Ansprechzeiten, insbesondere aufgrund der Umgebungsbedingungen und infolge von Alterung.
  • Um das Problem der Kontaktmaterialwanderung bei gleicher Polarität der geschalteten Spannung im Schaltaugenblick zu umgehen, wird in der US-PS 3,707,634 vorgeschlagen, ein Relais unabhängig vom tatsächlichen Nulldurchgang der Wechselspannung im Lastkreis jeweils abwechselnd so zu schalten, daß bei jedem Schaltvorgang gegenüber dem vorhergehenden eine um 180° versetzte Phasenlage besteht. Damit soll erreicht werden, daß die Materialwanderung der Kontaktoberflächen sich nach jedem Schaltvorgang umkehrt und so der Kontaktverschleiß bis zu einem gewissen Grad kompensiert wird. Eine derartige Schaltung erfordert jedoch nicht nur einen erhöhten Aufwand an Meß- und Schaltelementen, sondern es ist auch bekannt, daß durch die Materialwanderungen in zwei entgegengesetzten Richtungen trotzdem nicht wieder die ursprüngliche Kontaktoberfläche hergestellt wird, so daß die Verlängerung der Lebensdauer nicht in zufriedenstellender Weise erreicht wird.
  • Aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A-108 538 ist eine Nulldurchgangsschaltung bekannt, bei der wahlweise eines von zwei Solenoiden (Elektromagnete eines Schaltschützes) mit einem kurzen Impuls angesteuert wird, um eine Last entweder ein- oder auszuschalten. Dieser Impuls ist ein Ausgangssignal, welches mit dem Nulldurchgangspunkt synchronisiert ist, wenn ein entsprechender Schalter betätigt wird. Hierzu ist ein elektronischer Schaltkreis vorgesehen, welcher eine vorbestimmte Verzögerung bewirkt. Diese Impulse gelangen von den Ausgängen des IC's über eine elektronische Schaltungsanordnung aus mehreren Transistoren zur Impulsverstärkung an die Wicklungen der Elektromagnete. Mit der bekannten Schaltung ist ein Schalten einer Last möglichst nahe beim Nullpunkt möglich, jedoch ist sie nicht für die Ansteuerung eines herkömmlichen Relais vorgesehen, welches ein möglichst schnelles Ansprechverhalten aufweisen soll, um Exemplarstreuungen der Relais mit verschiedenen Ansprechverhalten nicht wirksam werden zu lassen.
  • In der DE-A-2 929 261 ist eine Einrichtung zur Betätigung eines Relais beschrieben, welche eine Ansteuerschaltung mit einem Transistor an einem Punkt der Relaiswicklung und einem Kondensator und Widerstand an der anderen Relaiswicklung aufweist. Diese bekannte Schaltung bewirkt jedoch ein sehr langsames Ansprechen des Relais, um einen möglichst geringen Strombedarf zu erreichen. Ein beschleunigtes Ansprechen eines Relais mit einer Versorgungs-Gleichspannung, die höher als die Nennspannung der Relaiswicklung ist, ist damit nicht möglich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei mit relativ geringem Schaltungsaufwand das Schalten des Relais auch bei einer starken Streuung der Ansprechseiten innerhalb derselben Relaistypen nahe am Nulldurchgang erzielbar ist, so daß die Lebensdauer der Relaiskontakte beträchtlich erhöht werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der eine Anschlußpunkt der Relaiswicklung über die Schaltstrecke des Halbleiterschalters gegen Massepotential und über eine in Sperrichtung gepolte Diode an eine Versorgungs-Gleichspannung geschaltet ist, daß der andere Anschlußpunkt der Relaiswicklung über einen Kondensator an Massepotential und über einen Widerstand an die Versorgungs-Gleichspannung angeschaltet ist und daß die Versorgungs-Gleichspannung wesentlich höher ist als die Nennspannung der Relaiswicklung.
  • Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß ein Relais bei Übererregung, also bei Erregung mit einer überhöhten Steuerspannung, nicht nur schneller anspricht, sondern daß dabei auch die Streuung der Ansprechzeiten sehr stark verringert werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die Relaiswicklung an eine derartige Überspannung angelegt, wobei durch die spezielle Art der Schaltung gleichzeitig sichergestellt ist, daß die Überspannung sehr schnell abgebaut wird, so daß spätestens nach dem Anziehen des Relaisankers an der Wicklung nur noch eine Spannung anliegt, die allenfalls der Nennspannung entspricht oder vorzugsweise niedriger als diese ist. Durch die geringe Schwankung der Ansprechzeiten läßt sich dann der Zeitpunkt für die Ansteuerung ziemlich exakt festlegen, was mit üblichen Halbleiter-Schaltmitteln erfolgen kann.
  • Beim Abschalten der Steuerspannung ergibt sich ein vergleichbarer Effekt, da im Abschaltzeitpunkt nach dem Induktionsgesetz zunächst eine erhöhte Spannung in Gegenrichtung an der Relaiswicklung anliegt, die sich durch den Strom über die Diode und den Widerstand und über die Diode und den Kondensator sehr schnell abbaut, was die Abfallzeit verkürzt. Damit läßt sich auch beim Abschalten der Wechselstromlast der Schaltzeitpunkt des Kontakts kurz vor den Nullpunkt verlegen, so daß keine oder nur geringe Lichtbögen auftreten können.
  • Die Dimensionierung der Versorgungs-Gleichspannung und der Schaltungsbauelemente hängt natürlich von den Eigenschaften des Relais und auch davon ab, wie genau die Nullpunktansteuerung gewünscht wird. Es hat sich jedoch eine Ausführungsform als vorteilhaft erwiesen, bei der die Versorgungs-Gleichspannung doppelt so hoch ist wie die Nennspannung der Relaiswicklung, wobei durch entsprechende Dimensionierung des Kondensators und des Widerstandes eine Schwankungsbreite der Ansprechzeit von 2 ms eingestellt wurde. Dabei kann der Widerstand mit der Relaiswicklung so abgestimmt werden, daß beispielsweise nach dem Ansprechen lediglich eine Haltespannung von etwa 2/3 der Nennspannung an der Relaiswicklung anliegt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für ein Relais,
    • Fig. 2 ein Zeitdiagramm für den an der Relaiswicklung anliegenden Spannungs- und Stromverlauf.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Lastkreis mit einer Glühlampe L, die über einen Kontakt k zwischen einen Phasenleiter P und einen Nulleiter N geschaltet wird. An dem Phasenleiter P liegt eine Wechselspannung Uw an.
  • Der Kontakt k ist Teil eines Relais mit der Wicklung K, die zwischen die beiden Anschlußpunkte 1 und 2 geschaltet ist. Zwischen einer Versorgungsspannung Uv und dem Punkt 1 ist eine Diode D1 in Sperrichtung geschaltet, während zwischen dem Punkt 2 und der Versorgungsspannung Uv ein Widerstand R1 liegt. Außerdem liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors TR zwischen dem Punkt 1 und dem Massepotential, während am anderen Anschluß der Relaiswicklung ein Kondensator C1 zwischen dem Punkt 2 und das Massepotential geschaltet ist. Das Relais wird über ein Lampensignal ls angesteuert, welches über einen Synchronisierspeicher SP in Form eines D-Flipflops und einen Vorwiderstand R2 an die Basis des Transistors TR angelegt wird.
  • Der Synchronspeicher SP wird über einen Takt angesteuert, der aus einer Nulldurchgangsabtastung der Wechselspannung Uw abgeleitet ist. Zu diesem Zweck wird die Wechselspannung Uw einem Phasendetektor PD zugeführt, der bei jedem Nulldurchgang der Spannung einen Impuls i1 erzeugt. Diese Impulse i1 werden über ein Verzögerungsglied VG um eine bestimmte Zeit verzögert, so daß die am Ausgang des Verzögerungsgliedes VG abgegebenen Impulse i2 jeweils um die voraussichtliche Ansprechzeit des Relais vor dem nächsten Nulldurchgang liegen. Mit einem solchen Impuls i2 wird also das am Eingang D des Speichers SP anstehende Lampensignal ls zum Ausgang Q durchgeschaltet, womit der Transistor TR leitend wird.
  • Fig. 2 zeigt den Spannungs- und Stromverlauf am Relais bei einem Ausführungsbeispiel mit der in Fig. 1 in Klammern angegebenen Dimensionierung. Danach wird also eine Versorgungs-Gleichspannung Uv von 24 V bei einem Relais K mit der Nennspannung 12 V und einem Wicklungswiderstand von 215 Ohm verwendet. Der Widerstand R1 hat einen Wert von 390 Ohm und der Kondensator C1 eine Kapazität von 22 µF.
  • In Fig. 2 ist hierzu über der Zeitachse t der Zustand des Speicherausgangs Q, entsprechend dem Durchschaltzustand des Transistors TR, dargestellt. Wenn Q den Wert 1 annimmt, ist der Transistor leitend, ist Q = 0, ist der Transistor TR gesperrt. Darunter sind die Spannungsverläufe U₁ am Punkt 1 der Relaiswicklung K und U₂ am Punkt 2 der Relaiswicklung gezeigt, außerdem der Stromverlauf IK durch die Relaiswicklung. Schließlich ist noch der Schaltzustand des Kontaktes k angegeben; im Zustand 0 ist der Kontakt offen, im Zustand 1 ist er geschlossen.
  • Auf der Zeitachse sind verschiedene Zeitpunkte in Abhängigkeit vom jeweiligen Nulldurchgang der Wechselspannung Uw angegeben, wobei der Zeitpunkt des Nulldurchgangs jeweils mit T₀ bezeichnet ist. Nimmt man an, daß eine Wechselspannung von 50 Hz verwendet wird, so erfolgt alle 10 ms ein Nulldurchgang. Durch die angegebene Überspannung wird erreicht, daß der Relaiskontakt ca. 2,5 ms bis 4,5 ms, nachdem der Transistor TR leitend geworden ist, schließt; dabei sind Prellzeiten und Toleranzen bereits eingeschlossen. Die Schaltung mit dem Verzögerungsglied VG wird also so eingestellt, daß der Transistor jeweils 6,5 ms nach einem Nulldurchgang der Wechselspannung leitend gesteuert wird. Dann schließt der Relaiskontakt in der Zeit zwischen 1 ms vor und 1 ms nach dem nächsten Nulldurchgang.
  • Solange der Transistor TR gesperrt ist, ist der Kondensator C1 voll aufgeladen, so daß an beiden Enden der Relaiswicklung K jeweils die volle Spannung von 24 V anliegt (U₁ = U₂ = 24 V). Zum Zeitpunkt 6,5 ms nach T₀ wird der Transistor TR leitend, und die Spannung U₁ am Punkt 1 fällt praktisch auf 0. Damit entlädt sich der geladene Kondensator C1 über die Wicklung K bis auf ca. 8,5 V entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis zwischen R1 und K. Bei dieser Entladung entsteht zunächst eine Stromspitze des Stroms IK - mit einer Einsattelung im Augenblick der Ankerbewegung -, die das Relais schnell anziehen läßt. Dann klingt der Erregerstrom IK auf den von der Gleichspannung Uv und den Widerständen von R1 und K bestimmten Wert ab und erreicht etwa den Ansprechstrom des Relais (ca. 40 mA). Wie erwähnt, schließt der Relaiskontakt k ca. 2,5 ms bis 4,5 ms nach dem Zeitpunkt Ts, zu dem der Transistor leitend wurde (6,5 ms nach T₀). Der nächste Nulldurchgang zum Zeitpunkt T₀ fällt also annähernd mit dem Schließen des Kontaktes zusammen.
  • Beim Ausschalten der Lampe L wird der leitende Transistor TR über das auf 0 gefallene Signal Q gesperrt, und zwar wiederum zum Zeitpunkt Ts, d. h. 6,5 ms nach dem Nulldurchgang im Zeitpunkt T₀. Die im Relais gespeicherte Energie hat infolge der zunächst hohen Spannung am Relais (U₂ - U₁ = 24 V - 8 V = 16 V) durch die Relaiswicklung über D1 und R1 bzw. über C1 und D1 einen rasch abklingenden Strom IK zur Folge, der das Relais schnell abfallen läßt. Relaistoleranzen und Toleranzen der Versorgungsspannung Uv beeinflussen die Abfallzeit wenig. Trotz der höheren Spannung an K steigt dabei die Kollektor-Emitter-Spannung U₁ nur um eine (vernachlässigbare) Diodenspannung über die Versorgungsspannung Uv von 24 V an. Der Relaiskontakt öffnet in diesem Fall ca. 2,0 ms bis 3,0 ms nach Sperrung des Transistors TR (Toleranzen eingeschlossen) und somit ca. 1,5 bis 0,5 ms vor dem nächsten Nulldurchgang zum Zeitpunkt T₀ der Netzspannungswelle. Damit ist sichergestellt, daß die Lampenlast in jedem Fall kurz vor dem Nulldurchgang abgeschaltet wird, so daß ein gegebenenfalls noch auftretender Lichtbogen im Nulldurchgang der Netzhalbwelle gelöscht wird, also nicht länger anstehen kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung kann der Einschaltstrom der Glühlampe bis auf etwa 1/10 des maximalen Wertes erniedrigt und die Lichtbogenbildung auf die kurze Dauer (im Beispiel maximal 1,5 ms) bis zum Nulldurchgang verkürzt werden. Auf diese Weise läßt sich die Kontaktlebensdauer wesentlich erhöhen.

Claims (5)

  1. Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais zum Schalten eines Wechselspannungslastkreises nahe am Nulldurchgang, welcher über einen Phasendetektor (PD) abgetastet wird, wobei ein im Steuerkreis des Relais liegender Halbleiterschalter (TR) in zeitlicher Abhängigkeit von der Phasenlage der Wechselspannung (Uw) gesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlußpunkt (1) der Relaiswicklung (K) über die Schaltstrecke des Halbleiterschalters (TR) gegen Massepotential und über eine in Sperrichtung gepolte Diode (D1) an eine Versorgungs-Gleichspannung (Uv) geschaltet ist, daß der andere Anschlußpunkt (2) der Relaiswicklung (K) über einen Kondensator (C1) am Massepotential und über einen Widerstand (R1) an die Versorgungs-Gleichspannung (Uv) angeschaltet ist, und daß die Versorgungs-Gleichspannung (Uv) wesentlich höher ist als die Nennspannung (UN) der Relaiswicklung (K).
  2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungs-Gleichspannung (Uv), der Kondensator (C1) und der Widerstand (R1) so dimensioniert sind, daß die Ansprechzeit des Relais (K) eine Schwankungsbreite von weniger als 2 ms aufweist, und daß der Halbleiterschalter (TR) mit einer derartigen Zeitverzögerung gegenüber einem Nulldurchgang der Wechselspannung (Uw) angesteuert wird, daß das Schließen des Kontaktes (K) in den Zeitraum zwischen 1 ms vor und 1 ms nach dem nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung (Uw) fällt.
  3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungs-Gleichspannung (Uv), der Kondensator (C1) und der Widerstand (R1) so dimensioniert sind, daß die Abfallzeit des Relais (K) eine Schwankungsbreite von weniger als 1 ms aufweist, und daß der Halbleiterschalter (TR) mit einer derartigen Zeitverzögerung gegenüber einem Nulldurchgang der Wechselspannung (Uw) angesteuert wird, daß das Öffnen des Kontaktes (k) in den Zeitraum zwischen 1,5 und 0,5 ms vor dem nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung (Uw) fällt.
  4. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (Uv) etwa doppelt so hoch ist wie die Nennspannung der Relaiswicklung (K).
  5. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte des Widerstandes (R1) und der Relaiswicklung (K) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei durchgeschaltetem Transistor eine Spannung von etwa 1/3 der Nennspannung an der Relaiswicklung anliegt.
EP86105271A 1985-04-19 1986-04-16 Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais zum Schalten eines Wechselspannungs-Lastkreises Expired - Lifetime EP0200099B1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051762A1 (de) * 2005-10-27 2007-05-03 Steinel Gmbh Vorrichtung zum steuerbaren Herstellen einer Schaltverbindung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3739811A1 (de) * 1987-11-24 1989-06-08 Norbert Dipl Ing Suttner Schaltungsanordnung zum sichern der stromversorgung von anlagen oder geraeten
DE4231242A1 (de) * 1992-09-18 1994-03-24 Buderus Heiztechnik Gmbh Verfahren zum Verringern des Verschleißes von elektromechanischen Relais
DE19627599A1 (de) * 1996-07-09 1998-01-15 Schleicher & Co Int Dokumentenvernichter
WO2013189517A1 (de) * 2012-06-19 2013-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Elektromagnetisches relais mit verkürzter schaltdauer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0108538A1 (de) * 1982-10-23 1984-05-16 Hawker Siddeley Revenue Controls Limited Nulldurchgangsschaltung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1072678B (de) * 1958-07-23 1960-01-07 Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin Und Erlangen Einrichtung zum synchronen Ausschalten eines Schalters
BE771192A (fr) * 1971-08-11 1971-12-16 Rouvet Jacques Perfectionnement aux dispositifs de coupure de courant a commande magnetique ou electromagnetique tels que les interrupteurs et relais.
DE2929261A1 (de) * 1979-07-17 1981-02-05 Licentia Gmbh Einrichtung zur betaetigung eines relais
DE3110314A1 (de) * 1980-07-31 1982-04-01 LGZ Landis & Gyr Zug AG, 6301 Zug System und einrichtung zur betaetigung eines elektromagneten

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0108538A1 (de) * 1982-10-23 1984-05-16 Hawker Siddeley Revenue Controls Limited Nulldurchgangsschaltung

Cited By (1)

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