DE1613145A1 - Schaltungsanordnung zur Speisung von Gleichstromzugmagneten,insbesondere Magnetschaltventilen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Speisung von Gleichstromzugmagneten, insbesondere Magnetschaltventilen Die Erfindung.betrifft eine Schaltungsanordnung L#I- CD zur Speisung von Gleichstromzugmagneten aus einer Strora-quelle, insbesondere für ein elektromagnetisch betätiztes Schalt-Ventil, bei der nach dem Ahziehen des kagnetankers die Stromaufn,--%hme-verri-nI-ert wird. bei den herkömmlichen Gleichstromma,-neten wird für die.Anzugserregung ein Vielfaches an Strom der Halteerregung benUtigt. In der Regel beträgt der notwendige Haltestrom nur etwa ein Zehntel d,e-s Anzugstromes. Da beim Gleichstronriagneten die Stromaufn8hme unabhängig' von der Ankerstellung ist, muß die Iiiagnets-Pule aber entsprechend der beim An--U7- benötigten Leistung dimensioniert werden. Aus diesem Grunde ist es wichtig, nach dem Anziehen des Magnetankers die Stromaufnahme des Elektromagneten zu verringern.
• Eine derartige 8chaltungsanordnun.,9- ist beis-piels-D - weise durch*die deutsche ratentschrift 1 074 754 bekannt.. Dabei Wird die Halteerregun- des #ia£-neten durch d5#is Einschalten eines Voriiiderst5-#:ndes verrin5?7ert. Die Umschaltung

  erfolgt durch einen viegabhängigen Hilfskontakt, durch den

  die Abtrennung, der 'zrij-ckenz"#,jeie-,e einer brückenschaltulig'

  erfolgt. Diese bche.lti#--i-se--nordnu-n,- ha-;j jedoch den Ilach-

  teilg daß ein -#rol#er -2eil der Verlustleistung beim Haltebetrieb des. Magneten im Vorwiderstand entsteht, der dem-

  ents-Prechend bemessen sein muß. Au.'-Derde-i wird ein zusätz-

  licher meche-mischer Hilfslr"o.-itakt benötigt. Schließlich

  wird die S-oannun#r am Ma#zneten nur halbiert.
• Der Erfindunv lie-t die Aufg-abe zugrunde, diese' CI CD ifachteile zu vermeiden und eine Öchalteinrichtung der eingangs erwähnt,en Art zu sche;.f-L#'en, bei der -.'#:ei-rie Drückensch&.ltLmg ver,.-,iendt wird, die unabhängig von Schaltern und, deren 'D'etätiz-tin- ist -tuid die nur einen -erinren ialtestrom Z-3 für den Magneten benötigt. Diese Äufgabe wird gemäß der Erfindung geldst durch die Verviendung eines steuerbarene mit dem- litagneten in ..Reihe gesen-alte-ten ßl_ngangsgleicäricii-"-era (Thyristor), der übe - r eine 'Ziweigleitung an der -Stauersmannung liegt umd eine den Stromdurchgan- durch die zum leia-meten--führende ,#inführ=gsleitung' bewirkende -Zünds-Pannung als Impulsstoß erhält" und daß zu,- dem j#ingangs,-leichrichter zwei-

  versChiedenggroße Kondensatoren a""rullel Teschlaltet sind,

  wobei ein zwischen ihnen auftretender Langsamerer

  ter

  ,nstieg den Z-Undzeitpunktfür -den Eingarigsgleichrich

  --unghme4d ve]:#,g-oeert.

  _!eine besonders vorteilhafte Ausbilduhrr ergibt sich

  nach einem vieiteren Merkmal der Erfindun.-, dadurch,- daß-

  .dem isin-##Lli#:7s#7!eichrici-iter eine Zündstrecke, insbeso ndere

  in Form einer Tr:#gger-Diode vorgesc'-ri?,-'tel. i st.

  Eine iundere vortei . lliafte li#,isgesjz,-,zltu-riF- der Erf-i-,iiunl-

  ergibt sich dadurch, da-'-.der erst-e- 1-#-ondersätor -%-Tese-ntlich

  größer, vo r---a -,s#veis- e ",Z# -rö er t der #Fn- ere Kon-

  -iau bes#i= ;:,erden.

  cLensator. Dad=ch --.ann 7-Le.

  Die nach de-- #r.findung kc--,nn S c 11.1 Orh

  Mit auch Zft z-,-leichgeerichteter Gleich-

  Spannung versorgt -ii'al-i-sorgt der

  `n- SI in -den -beide-

  e.

  ueriodeii*--r.ts-.-e---t. S is-' -'Z-3-Ioch s e -Lyz.ur,- d#--.i# Jie

  b

  Speisespannung nicht geglättetist, d. h., daß diese jeweils nach einer Halbwelle auf Null absinkt. Es ist jedoch gemäß der Erfindung auch möglich, reinen Gleichstxom, alsoBatteriestrom, zu verwenden. Dann muß der jeweilige Nulldurchgang im Eingangsgleichrichter (Thyristor) erzwungen werden. Dies wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß eine zweite Trigger-Diode und ein dritter Kondensator, der etwa so groß ist .wie der erste, verwendet sind. Diese Anordnung hat 'den Vorteil, daß bei der entstehenden Rechteckstromkuxve mit kurzen Pausen diese Pausen wesentlich verlängert werden. Der Spennungsabfall einerseits und die Größe,der Pausen andererseits ergeben dann bei Gleichstrombetrieb nach - erfolgter Einschaltung den geringeren Haltestromam Magneten.-Die Einrichtung nach der Erfindung fällt in ihren Abmeesu.n[,en so klein aus, daß sie unmittelbar in das Gehäuse eines Magnetschaltventiles eingebaut werden kann, da jede Uberwachung und Betätigung für die Umschalturig auf haltestrom entfällt.
• Ausführungsbeis'Diele der ErfincLung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen: Fig..1- die Schalteinrichtung für Jechselstrom oder gleichgerichteter Gleichspannung, Fig. 2 die Schalteinrichtun, für Battetiestrom. Eine-Schalteinrichtung ist an eine Stromquelle 1 - angeschlossen, die entsprechend den Zeichnungssymbolen entweder Wechselstrom oder gleichgerichte#ten-Gleichstrom lieferte In den Stromfluß ist ein Schalter 2 bingefügt zum Ein- und Ausschalten des Stromes für einen Verbraucher 3, der ein Gleichströmzugmagnet ist und an ein elektromägnetisch betätigt-es Ventil, z. B, ein Zwei,- oder Dreiwege-Elektromagnet.angebaut Ist. Das Ventil selbst sowie Einzelheiten des Magn - eten sind jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt. Zwischen den Schalter 2 und den Magneten -3.ist'ein steuerbarer Eingangsgleichrichter 4-in die Zuführungsleitung 5-eingesetzt, der auch Thyristor genannt wird und der über eine von der Leitung 5 abgezweigte ZwiAigleitung 6 beeinflußbar ist. Zum Zwecke dies-er Beeinflussung sind in die Zweigleitung 6 eine kleinere Gleichrichterdiode 7" ein mit-dieser in Reihe geschalteter Widerstand-8 und eine Trigger-Diode 9 eingeschaltet, Parallel zu dem Widerstand 8 ist ein weiteres Leitungsstück 10-,->--vorgeaehen, 'in dem-zwei Kondensatoren 11 und 12 liegen. Der in Fließrichtung erste Kondensator 11 ist etwa 30 mal größer als der andere Kondensator 12 und -zwischen den beiden Kondensatoren 11 und 12, ist eine Leitungsverbindung 13 zur Zwieigleitung 6 hergestellt, die zwischen der Trigger-Diode 9 und dem Widerstand 8 die Zveigleitung 6 erreicht. Der Widerstand.,in der Leitung 6 ist dadurch regelbar gemacht, daß dem konstanten '#'-iiderstand 8-ein veränderlicher Widerstand 14 vorgeschaltet ist.
• Die beschriebene Schaltungsanordnung wirkt wie" folgt: Nach dem Einschalten des Stromes über den Schalter 1 fließt zunächst über die Diode 7 sowie über die Kondensatoren 11 und 12 ein LadestroiLstoß. Während dieser Zeit ist der Stromfluß durch den Eingangsgleichrichter 4 noch gesperrt.-Wenn die Spannung an'dem kleineren Kondensator 12 die Durchbruchspannung der Trigger-Diode 9'überschreitet, dann wird diese stromleitend, und der Eingangsgleichrichter 4 wird durch den Entladestromstoß des Kondensators 12 gezündet. Die Zündung des Eingangsgleichrichters 4 erfolgt also in dem Au-enblick, in dem die Speisespannung die Höhe der Durchbruchsspannung der Trigger-Diode 9 erreicht. Damit diese Zündung praktisch unverzögert erfolgt, ist vor die Diode 7 noch ein niederohmiger Widerstand 15 eingesetzt.
• V,ährend der Zündunz ist der Stromdurcha,-ang',durchden Eingan#sgleiöhrichter 4 frei, und es kann ein Strom zu dem Magneten 3 fließen. Dabei läuft eine yolle Hälbwelle zum- ME,.meten 3, so daß dieser den Anker anzieht.,Nach erfolgtem Anzug sollen, nunc Strom- und, -S-pannung redU'ziert werden, da der Magnetden-Anker nur noc.h halten soll-.
• -Dies,geschieht gemäß der-Erfindung dadurch#, daß der Eingangsgleichrichte.r- 4 bei dem nächs-ten Stromnullclurchgang der iNechselspannung seine Sperrfähigkeit wieder- erhält und sich bei der nachfolgenden positiven Halbwelle der begehri-ebene Vorgang Wiederholtlund der größere Kondensator 11 auf den Upitzenwert der Spann=g aufgeladen wird., ,Dabei steigt jetztdie Spemnung vor dem Köndensator 11 langsamer an, der Zündzeitpunkt-wird verzögert und durch die Zweigleitung 6 fließt'vieniger Strom. Der-einstellbare Widerstand 14 dient zur Einstellung, -der für den Haltebetrieb gerade noch ausreichenden -Spannung" Da es vorkommen kaim,-daß die Eingangsspannung solivankt und daß diese Schwankung bis etwa 10 % beträg'en-und eine Spannungsschwankung am Mazneten 3 in dop-oelter Höhe-nach sichziehen könnte, wird-zur Vermeidun#z dieses Xaehteils eine sogenannte .-Zener-Diode 16 zu.den-beideh Kondensatoren 11 und 12 in 'za'ralleIschaltung angeordnet. Diese Zene'r-Diode dient im 'Ziusammenwirken mit demnieder-.o,hmigen'"-.Widerst,and 15 dazu, die S'pcu-inunz zwischen den b-eidL-ii--Kor.densatoren 11 und 12-koiistant.zu- halt-en, UnCL es -wird erreicht, daß d-er ZündzeItpunkt nicht mehr d#irch Schwankungen der Eingangsspannung beeinflußt werden kann. Durch das Größenverhältnis der beiden Kondens'atoren 11 und 12 kann.die Zeitdauer für den tbergang von der Ein schalterregung zur Halte#rregung bestimmt werden. Im vorliegenden Fall beträgt das Größenverhältnis 30 : 1, es kann,aber auch ein anderes Verhältnis angewendet werden. #äenn eine Anpassung an verschiedene Magnetgrößen gewünscht wiTd, kann die Gesamtkapazität des Kondensators 11 in mehrere Einzelkapazitäten aufgeteilt werden. Durch entsprechende Schaltung mittels Stufenschaltern oder Lötbrücken können dann verschiedene Zeitwerte eingestellt werden.

  Da immer bei nur einer Halbwelle ein Stromfluß zu-

  stande kommt, würde in der Zwischenzeit der größere Kon-

  densator 11 über die Widerstände 8/14 teilweise entladen.

  Dadurh könnte eventuell der andere Kondensator 12 zu

  schnell Puxfgeladen werden. Um dies zu vermeiden, wird

  vor den Kondensatoren 11 eine weitere Diode 17 und ein

  weiterer #iidei-2t,2.nd 16 in Reihe mit dem Kondensator 11

  eingeschp-l-tet, -.-.-obei die Diode' 17 und der V.fiderstand 18

  zarallel nebeneinander liegen.

  1,:af, diese Je-ise ist vermieden, da.'.- ein Erztle'.destrom

  von dem #7rE.i.e-ren Kondensa-#U-or 11 abfli-eßt. Die

  f4,;r die '#,unk-'##lion- der 3nt-

  des v-.,ird d--.n.r- des

  Schalters 2 erreicht.
• Schließlich ist parallel zum Magneten 3.noch eine Diode 19 vorgesehen, die den Induktivitätsstromstoßder Magnetwicklung aufnimmt-unddie als Freilaufdiode den Stromfluß.in der Magnets-Pule auch in der spannungslos-en Halbperiode aufrechterhält, In der Fig. 2 ist die-Ausbildung der Schaltungsanordnung bei Bätteriä-Betrieb dargestellt-. Dabei tragen die der Ausführung nach der Fig. 1 entsprechenden Teile die gleichen Bezugs-zahleh.
• Als neue Teile kommen hinzu#ein dritter Kondensator 20.-der etwa so groß,ist wie der erste Kondensator 11, eine weitere Trigger-Diode 21, die der erstew (9) entspricht und ein weiterer--iViderstand 22 zur Schaltungsverzögerung. Die Größe des Widerstands 22 entspricht etwa-der des Viderstandes 8 und ist maßgebend für die -gewünschte Schaltfrequenzo Diese Schaltungsanordnun,', hat folgende airkungsweise: Wird der Schalter 2 geschlossen, so wird der Eingangsgleichricht#er 4 gezündet und ein höchster Strom fließt zum Magneten. 3. Jetzt'wird der dritte Kondensator 20 über den Viderstand 22 aufgeladen und die Trigger-Diode 21-gezündet. Daraufhin fließt jetzt über die '#.rigger--Diode 21 rückwärts# zum Eingangsgleichrichter 4 ein atromst6ß mit entgegenge-C) setztem Vorzeichen aufgrund der Aufladung des-Kondensators 20. Im Eingangzgleichrichter 4--sinkt daraufhin der Strom bis Null ab und wird ge'sperrt, indem der Eingangsgleichrichter 4 In den Sperrzustand umkippt.
• Nach dem Äblauf des Ladevorg,#uigs im Konde»ator 11 wird die Strompausenzeit auf einen von dem Widerstand 15 abhängigen -Jert vergrößert. Die ImDulszeit ist Uber die Uiderstand-Kondensatbr-Kombination 22/20 fest eingestellt.. Auf diese Weise entsteht eine Hechteckstromkurve mit verhältnismäßig langen Pausen. Der Spannungsabfall einer-Beits und die Größe der 2ausen andererseits ergeben bei Gleichstro*mbetrieb nach erfolgter Einschaltung deilgeringeren Haltestrom am Magneten 3. Die beiden beschriebenen Schaltungsanordnungen haben den Vorteil, daß die benötigten Bauteile sehr klein bemessen sein können, so daß die gesamte Einrichtung anstelle der-sonst üblichen Gleichrichter im Anschlußraum des Elektroniagneten eines l#lektromagnetventils untergebracht werden kann.

Claims (1)

1. 2 at-e-.n.t ans prüc he -schaltungsanordnung-zur Speisung von Gleichstromzug--Magn tschaltventilen,-aus einer magneten, insbesondere e 1-Strpmquelle, bei der--nach dem !=iehen des l#iapnetahh-ers die Stromaufnahme verringert wird-e gekennze- eichn et, durch die Venvendung. eines st6uerbaren, mit dem-Magneten (3) in Reihe geschalteten 1 chte r s (Thyristor 1 4), der über eine Zweigleitung, (67 an der SteuerS-pamürcr liegt und eine den Stro.mdurchgang durch die z= Magneten (3) führende Zuführungsleituniz (5) berirkende Zündspannun,-als Impulastoß erhäl t und daß-zu dem -'-'in"#5-angsgleichrichter (4:) -Zwei verschieden große Kondensatoren- (11 1 z':i7 uar.,#llel ges-Chaltet sind, -.,#,obef- ein zwischen imlen-auftretender langsamerer Spannungsanstiegden #ünd--eittunkt- fLir den F,in4+-eifg,sgieichrichter (4) z>tu-te;iiiend -verzögert. 2. - 3ahaltun,-,saiiord-nu-n",; 1-, dadurch- gekennzeich- net, daß dem- itin##an-,sgleic in der (67 eine ü-dndstrecke, insbesondere in Form. -einer.Trigger- Diode (9) vorgeschaltet ist'. 3. SchaltungsanordnUnr,-nach j-,-,er -dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator (11) wesentlich größer, vorzugsweise 30 mal größer ist als der andere Kondensator (12). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zweigleitung (6) vor die Trigger-Diode (9) mindestens ein viiderstand (8) eingesetzt ist. 5. öchaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus zwei 3inzelwiderständen (8, 14) besteht, von denen der:eine (14) regelbar ist. 6. Scii'.litwiesaaiordnung nach einem der Ansprüche 1 - 5 da- durch gekennzeichne t, daß dem größeren-Kondensator (11) ,eschfiltet ist. eine weitere Diode (17) vorg Sc-',--1Eltun-sanordnun--r nach-.finspruch 6, dadurch gekennzeich- riet, daß zu der jiode (17) ein iiderstand (18) parallel gesch>zltet Scr--##I -"i-n-sEinorcLr,#Lu#i.z nz#c-n einer,- der Ansprücrie 2 7, dadurch ein weiterer Lrle ß der 2rig,-,-er--.')iode vori-r-esc#'--p-17,et i---i" der kleiner ist als der oder die an-derer- Jer da.- -e dem _#i-, -ne#' en in an sic-',i de..., m; te#j ist die eifre ode 9 den Stromfluß in der Magrietspule auch in der spannungslosen Halbperiode aufrechterhält. 10.Schaltungsanordnung-unter der VerwendungvonSechselstrom als Speisestrom nach einem der Änsprüche 1 9, dadurch gekennze ichnet, daß hinter den kleinen Widerstand (15) in die Zweigleitung (6), eine einfache Diode (7) eingesetzt ist. li* Schaltungsanordnung unter der Verwendung von Batteriestrom als Speisestrom nach-einem der Ansprüche 2 dadurchgekennzeichnet, daß eine zweite Trigger-Diode (217 und ein dritter Kondensator (2-0), der etwa so groß ist wie der erste (11),- verwendet sind.-12. Schaltungsanordnung nach -Anspruch -11, dadurch gekennzeichnet, daß zum, Erreichen eines Schaltungsver#uc.-s där-Trigger-Diode-(21) ein 1-,Iiderstand (22) nachgeschaltet ist.