DE2513043A1

DE2513043A1 - Schaltung zum gleichstrombetrieb fuer schuetze oder relais

Info

Publication number: DE2513043A1
Application number: DE19752513043
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Phys Baum
Original assignee: BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH
Current assignee: BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1976-10-07

Description

Schaltung zum Gleichstrombetrieb für Schütze oder Relais Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für Schütze oder Relais, bei der zum Zwecke der Energieersparnis die elektrische Leistung an der Erregerspule in der Abzugsphase kurzzeitig angehoben wird.
Beim Gleichstrombetrieb für Schütze oder Relais, insbesondere im Betrieb von Batteriefahrzeugen, besteht das Problem, die Energiezufuhr in der Anzugs- und in der Haltephase optimal so zu dimensionieren, daß ein sicheres Anziehen gewährleistet ist und andererseits beim Halten möglichst wenig Energie verbraucht wird. So ist es aus der DT-OS 2 216 955 bekannt, in der Haltephase in den Stromkreis der Erregerspule einen Vorwiderstand einzuschalten, der den Haltestrom begrenzt. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß ein erheblicher Teil des Erregerstromes in dem Vorwiderstand unnütz in Wärme umgesetzt wird, die zudem noch von dem wärmeempfindlichen Halbleiterelement der Schaltung ferngehalten und entsprechend abgeführt werden muß. Weiterhin ist es aus der DT-OS 2 305 343 bekannt, unter Verwendung eines Zeitgliedes und einer unterteilten Erregerwicklung in der Anzugsphase einen solchen Teil der Erregerwicklung einzuschalten, der eine genügend hohe Amperewindungszahl aufweist, um ein sicheres Anziehen zu gewährleisten und danach auf eine Amperewindungszahl umzuschalten, die ein genügend sicheres Halten des Schützes oder Relais in der Haltephase erlaubt. Schließlich ist in der deutschen Patentanmeldung P 24 20 262.8 vorgeschlagen worden, in der Haltephase nach Ablauf eines Zeitgliedes dem erforderlichen Haltestrom impulsweise in Anhängigkeit von dem tatsächlich auftretenden Erreger strom an die Wicklung zu legen, wobei von einer über einen Meßwiderstand abfallenden Spannung ausgegangen wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, bei der zur maximalen Einsparung von Energie und zum Unterdrücken von Wärmeverlusten nicht nur in der Haltephase sondern auch in der Anzugsphase die Speisespannung über einen elektronischen kontaktlosen Schalter oder Transistor impulsweise an die Erreger spule gelegt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Frequenz und / oder Dauer des Impulses durch Vergleich einer dem Erregerstrom proportionalen Spannung mit einer Referenzspannung bestimmt werden und daß mit dem Einschalten des Erregerstromes für eine Zeit länger als die Dauer der Anzugsphase die Referenzspannung von an dem zum Halten erforderlichen Wert auf oder über den zum Anziehen erforderlichen Wert angehoben wird. Der besondere Vorteil dieser Schaltung ist darin zu sehen, daß energiesparend gearbeitet wird und daß durch einen einfachen Schaltvorgang von der Anzugsphase auf die Haltephase übergegangen wird. Zusätzlich ist mit der Schaltung nach der Erfindung der Vorteil verbunden, daß der temperaturabhängige Widerstand der Wicklung eliminiert wird.
Bevorzugt wird die Referenzspannung über einen Spannungsstabilisator aus der Speisespannung gewonnen mit dem Vorteil, daß eine besondere Spannungsquelle für die Referenzspannung damit überflüssig wird. Darüber hinaus wird der Vorteil erreicht, daß durch Abschalten des Stabilisators von der Betriebsspannung fast leistungslos ein- und ausgeschaltet werden kann, weil durch das Abschalten des Stabilisators die Referenzspannung auf Null geht und damit die Impulserzeugung unterbrochen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch ein Zeitglied, z. B.
einen monostabilen Multivibrator und / oder RC-Glied mit vorzugsweise einstellbarer Laufdauer bestimmt.
Figur 1 zeigt in z. T. schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Lehre der Erfindung.
Bei 1 und 2 liegt die Betriebsspannung an. Diese kann entweder leistungsbehaftet mit dem Schalter 3 zu- und angeschaltet werden, oder es kann alternativ ein Schalter 4 vorgesehen werden, der durch Zu- oder Abschalten des Stabilisators 5 die Referenzspannung 6 zu- oder abschaltet und dementsprechend die zum Anziehen erforderlichen Impulse an die Wicklung 7 legt. Wird auf die eine oder andere Weise der Betriebsstrom zum Fließen gebracht, so wird der Transistor 8 leitend, es fließt durch die Wicklung 7 und den Shunt 9 ein Strom. Proportional zu diesem Strom fällt über den Shunt 9 eine Spannung ab, die bei 10 und 11 abgegriffen und einem Komparator 12 zugeführt wird. Solange die zwischen 10 und 11 abgegriffene Spannung kleiner ist als die Referenzspannung 6, bleibt der Transistor 8 durchgesteuert und damit leitend, übersteigt die bei 10 und 11 anstehende Spannung die Referenzspannung 6, so unterbricht der Komparator 12 die Leitfähigkeit des Transistors 8, damit fließt die in der Erregerspule 7 magnetisch gespeicherte Energie über den Shunt 9 und die Freilaufdiode ab und sobald infolge diese Abflusses die zwischen 10 und 11 abgegriffene Spannung kleiner wird als die Referenzspannung 6, wird der Transistor 8 vom Komparator 12 wieder leitend geschaltet. Die Höhe der Referenzspannung 6 wird durch die Glieder des Spannungsteilers 14, 15, 16 bestimmt, dessen Glied 16 einstellbar ist um damit Höhe der Referenzspannung einzustellen. In der Anzugsphase wird das Spannungsverhältnis an dem genannten Spannungsteiler dadurch verändert, daß der monostabile Multivibrator 17 für eine Zeit, die zum vollständigen Anziehen ausreicht und die bestimmt ist durch die Zeitkonstanten der Glieder Rund C, die Vergleichsspannung 6 so weit angehoben wird, daß sie über der zum Halten erforderlichen, zwischen 10 und 11 anstehenden Spannung liegt. Dies geschieht mittels der Widerstände 18 und 19, von denen wiederum der Widerstand 19 einstellbar gehalten ist, um das Maß der Spannungserhöhung der Referenzspannung einstellen zu können.
Anstelle der Anhebung der Referenzspannung durch einen Zeitkreis wie vorstehend beschrieben, kann in Weiterentwicklung der Erfindung das Anheben der Referenzspannung anderweitig vorgenommen werden und durch das Schließen eines dem Hauptkontakt nacheilenden Hilfskontaktes beendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch Messen und Auswerten der beim Schließen des Luftspaltes in dessen Umgebung auftretende Änderung des magnetischen Feldes beendet. Dies Beispiel ist in Figur 2 dargestellt. In der Nähe des Luftspaltes 21 des durch die Erregerwicklung 20 betätigten Magnetkreises sitzt eine Fühlerspule 22, die zu einem Schwingkreis mit nachgeschaltetem Schmitt-Trigger 23 gehört. Dieser Schwingkreis wird durch den magnetischen Fluß bei 21 je nach Ankerstellung be- oder entdämpft. Damit wird die Änderung des die Referenzspannung 6 bestimmenden Spannungsabfalls an dem Spannungsteiler 14, 15, 16 über die Widerstände 18 und 19 herbeigeführt.
Schließlich kann noch in einer anderen Ausführungsform die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch die Induktivitätsänderung der Erregerspule beim Schließen des Luftspaltes erfaßt werden und damit das Anheben der Referenzspannung beendet werden.

Claims

Patentansprüche

fE 1. Schaltung zum Gleichstrombetrieb für Schütze oder Relais, bei der die Speisespannung über einen elektronischen kontaktlosen Schalter oder Transistor impulsweise an die Erregerspule gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenz und / oder Dauer der Impulse durch Vergleich einer dem Erregerstrom proportionalen Spannung mit einer Referenzspannung (6) bestimmt werden und daß mit dem Einschalten des Erregerstromes für eine Zeit länger als die Dauer der Anzugsphase die Referenzspannung (6) von dem zum Halten erforderlichen Wert auf oder über den zum Anziehen erforderlichen Wert angehoben wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (6) über einen Spannungsstabilisator (5) aus der Speisespannung gewonnen wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch ein Zeitglied, z. B. einen monostabilen Multivibrator und / oder ein RC-Glied mit vorzugsweise einstellbarer Laufdauer bestimmt wird.
4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch das Schließen eines dem Hauptkontakt nacheilenden Hilfskontaktes be-endet wird.
5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch Messen und Auswerten der beim Schließen des Luftspaltes (21) in dessen Umgebung auftretende Anderung des magnetischen Feldes beendet wird.
6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Anhebens der Referenzspannung durch die Induktionsänderung der Erregerspule beim Schließen des Luftspaltes beendet wird.