DE2639233A1

DE2639233A1 - Einrichtung zur steuerung eines elektromagneten

Info

Publication number: DE2639233A1
Application number: DE19762639233
Authority: DE
Inventors: Harald Stampfli
Original assignee: Lucifer SA
Current assignee: Lucifer SA
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-17
Also published as: CH607260A5; US4114184A

Description

218/15.821 DE 27. August 1976

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Einrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten

PA/HW/as - 11

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Einrichtungen zur Steuerung eines Elektromagneten, die es beim Einschaltvorgang ermöglichen, einen stärkeren Anfangsstrom mit nachfolgendem, schwächeren Ruhestrom zu erzeugen, und die einen ersten, den Anfangsstrom steuernden Halbleiter mit gesteuerter Leitfähigkeit, und einen zweiten, den Ruhestrom steuernden Halbleiter mit gesteuerter Leitfähigkeit aufweisen, sind schon bekannt.

Solche Einrichtungen sind oft in Anlagen für die automatische oder die Servosteuerung eines Organes vorgesehen. Werden diese Einrichtungen mit Wechselstrom gespeist, so ist es einfach, sie mit einem den Speisestrom regulierenden Thyristor zu steuern. Es kann auch ein weiterer Thyristor für das automatische Ausschalten des Anfangsstromes, nach einer bestimmten Zeit nach dem Einschalten, vorgesehen werden. Solche Steuereinrichtungen sind schon in den deutschen Offenlegungsschriften Nr. 2.050.219 und Nr. 2.128.65I beschrieben.

Soll eine solche Einrichtung aber mit Gleichstrom gespeist werden, so kann kein Thyristor mehr verwendet werden. In diesem Fall ist der Speisestrom von einem Transistor, der einen starken Anfangsstrom aufnehmen muss, gesteuert. Es muss also ein relativ teurer und heikler Leistungstransistor vorgesehen werden.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung, in der dieser Leistungstransistor zur Steuerung des Einschaltvorganges nicht mehr notwendig ist.

Die Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gemeinsamen Steuerkreis für die beiden Halbleiter und Mittel zum Anlegen einer Steuerspannung an diesem Steuerkreis, die die beiden Halbleiter gleichzeitig leitend macht, und eine auf den ersten Halbleiter einwirkende Verzögerungseinrichtung, die seine Steuerspannung nach einer bestimmten Zeit nach ihrem Anlegen unterbricht, aufweist.

Die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung zeigt ein Schema einer Ausfuhrungsform der Steuereinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung.

Die dargestellte Schaltung weist zwei Speiseklemmen a_ und b für den Anschluss an eine Gleichstromquelle auf. Die Klemme a_ ist mit einem Ende einer Wicklung Βχ eines Elektromagneten verbunden. Diese Wicklung Βχ soll den starken Anfangsstrom aufnehmen. Der Elektromagnet ist mit einer zweiten, über einen variablen Widerstand R_v mit der Klemme a_ verbundenen Wicklung Έ$2 versehen. Diese zweite Wicklung B2 soll den Ruhestrom aufnehmen. Da der Ruhestrom nur so gross sein muss, um den Elektromagnet in seiner angezogenen Stellung zu halten, ist er schwächer als der Anfangsstrom.

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Die Wicklungen B]_ und B^ sind jeweils mit einem Transistor Ti bzw. T2 in Serie geschaltet. Diese Transistoren gestatten die Verbindung des zweiten Endes jeder Wicklung mit der Klemme b. Der Kollektor jedes Transistors ist über eine Serienschaltung von einer Zenerdiode Di bzw. D2 und einer gewöhnlichen Diode D5 bzw. Dij. mit dem Emitter verbunden.

Eine Verstärkerstufe, bestehend aus einer Kaskadenschaltung von zwei Transistoren T^ und T4, auf deren Eingang zwei Dioden D5 und Dg in Serie geschaltet sind, steuert den Transistor Τχ. Der Eingang dieser Verstärkerstufe kann entweder an das Potential der Klemme b über einen leitenden Transistor T^ oder an das Potential der Klemme a über einen Widerstand Ri und einen leitenden Transistor Tg gelegt werden.

Der Transistor Tg ermöglicht die Steuerung des Ein- bzw. Ausschaltens der Einrichtung. Durch das Anlegen einer geeigneten Spannung auf seine Basis kann er in seinen leitenden Zustand gebracht werden. Da sein Basisstrom sehr klein ist, wird die auf den Transistor Tg aufgedrückte Steuerspannung von einer vernachlässigbaren Energie begleitet, und somit ist es einfach und nicht teuer, eine gut stabilisierte und filtrierte Spannungsquelle vorzusehen, was ein sehr genaues Einschalten des Transistors Tg erlaubt. Wenn der letztere im leitenden Zustand ist, ist das Potential der Klemme a über einen Widerstand R2 an einen Kondensator C angelegt, sodass

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sich dieser Kondensator allmählich auflädt. Sobald die Kondensatorspannung die Schwellenspannung einer Zenerdiode D₇ überschreitet, wird ein positives Potential auf die Basis des transistor'.*. T^, der somit leitend wird, aufgedrückt. Demzufolge sinkt die Spannung rau Eingang der den Transistor Ti steuernden Vorstärkerstufe beinahe auf Mull. Der Transistor T"L wird demzufolge blockiert und «Jur Sti'um durch die Wicklung Bi ausgeschaltet.

Wenn der Transistor Tg leitet, wird das Potential der Klemme

1 a auf eine Leitung M aufgedrückt. Diese Leitung M weist einen aus zwei Widerständen R_v und Π4 gebildeten Spannungsteiler auf, wobei der letztere dem Transistor T2 ein Steuersignal liefert, das ihn, sobald der Transistor IV selbst leitet, leitend macht.

Wenn das Anziehen des Elektromagneten gesteuert werden soll, muss der Transistor Tg leitend gemacht werden, damit die Transistoren T^ und T 2 ebenfalls leiten. Da im Zeitpunkt des Einschaltvorganges der Transistor T5 blockiert ist, wird das Potential der Kle."nme a über dem Widerstand Ri am Eingang der Verstärkerstufe angebracht, und somit werden die Transistoren Tj,, T4 und Ti leitend. Sobald der Kondensator auf eine genügende, den Transistor T^ ansprechende Spannung aufgeladen wurde, werden die Transistoren T^, T4 und Ti

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blockiert, da der Transistor T^ leitet. Der starke Anfangsstrom des Elektromagneten fliesst also nur während einer vorbestimmten ziemlich kurzen Zeit durch die Wicklung Βχ.

Wenn der Elektromagnet ausgeschaltet werden soll, muss der Transistor Tg gesperrt werden, was die Verbindung des Potentials der Klemme a_ zur Leitung M unterbricht. Die Spannung auf der Leitung M ist dann durch die Spannung des Kondensators C und durch einen, einerseits aus dem Widerstand R2 und andererseits aus den in Serie geschalteten Widerständen Rj, und R4

gebildeten Spannungsteiler bestimmt.

Das Basispotential des Transistors T2 wird ebenfalls von der Kondensatorspannung und von einem Spannungsteiler, dessen Eingangszweig aus den in Serie geschalteten Widerständen Rg und R-x und dessen Ausgangszweig aus dem Widerstand Ri). gebildet ist, bestimmt. Der Wert des Widerstandes R2 ist gegenüber den Widerständen R-z und R^ so gross gewählt, dass der durch die Blockierung des Transistors Tg verursachte Ausschaltvorgang einen Spannungsabfall auf die Basis des Transistors T2 zur Folge hat, wobei diese Basisspannung klein genug wird, um diesen Transistor T2 zu sperren. Somit wird eine rasche Ausschaltung des Ruhestromes des Elektromagneten erreicht, was von Vorteil ist, wenn eine schnelle Reaktion der Einrichtung erwünscht ist. Der Strom in der Wicklung B2 nimmt sehr rasch ab, da die Zener»

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diode D2 die Wicklungsenergie beim Ausschalten des Stromes sehr schnell abfuhrt. Diese Energie wird auch teilweise von dem Widerstand R_v abgeführt.

Wie bekannt, muss die Schwellenspannung der Zener diode -Dgderart gewählt werden, dass die Zeit für die Annulierung des Ruhestromes der Wicklung B2 so kurz wie möglich wird, wobei der Widerstand des Stromkreises und die Selbstinduktion der Wicklung B2 mit in Betracht zu ziehen sind.

Sollte der Transistor Tg blockiert werden bevor die aus dem Kondensator gebildete Verzögerungseinrichtung die Blockierung des Transistors Tj_- ansteuert, so würde der Spannungsabfall auf der Leitung M ebenfalls den im Transistor Τχ fliessenden Strom ausschalten.

Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, von einer sehr schwachen Steuerenergie kontrolliert zu werden.

Desgleichen, wenn der Ausschaltvorgang unter normalen Bedingungen erfolgt, d.h., wenn nur ein Ruhestrom in der Wicklung B2 fliesst, wird das Ausschalten des Stromes vom Transistor T2 gesteuert, dessen Leistung relativ schwach ist.

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Man kann natürlich viele Änderungen der beschriebenen Schaltung vorsehen. Insbesondere könnte die Schaltung zur Steuerung eines mit einer einzigen Wicklung vorgesehenen Elektromagneten angepasst werden. Eine solche Anpassung könnte darin bestehen, dass die Wicklung Bg beseitigt wird, und die Kollektoren der beiden Transistoren Τχ und Tg über einen den Strom begrenzenden Widerstand miteinander verbunden werden, sobald der Transistor Ti blockiert wird.

Der Transistor Tg könnte natürlich auch durch einen mechanischen Kontakt ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1.) ^ Einrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten, die es beim Einsehaltvorgang ermöglicht, einen stärkeren Anfangsstrom mit nachfolgendem, schwächeren Ruhestrom zu erzeugen, und die einen ersten, den Anfangsstrom steuernden Halbleiter mit gesteuerte Leitfähigkeit, und einen zweiten, den Ruhestrom steuernden Halbleiter mit gesteuerter Leitfähigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass sie einen gemeinsamen Steuerkreis (M, R₁, Lv, Dg, T^, Tij.) für die beiden Halbleiter (T₁, T2) und Mittel (Tß) zum Anlegen einer St euer spannung an diesem Steuerkreis, die die beiden Halbleiter (T₁, T2) gleichzeltig leitend macht, und eine auf den ersten Halbleiter (T₁) einwirkende Verzögerungseinrichtung (Rq, C, LV, ^f-), die seine Steuerspannung nach einer bestimmten Zeit nach ihrem Anlegen unterbricht, aufweist.

2. Einrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass sie eine Speiseleitung für eine Wicklung (B₁) des Elektromagneten aufweist, wobei diese Speiseleitung mit einem Ende der Wicklung und über einen Transistor (Tg) mit dem Steuerkreis verbunden ist.

3. Einrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass jeder Halbleiter aus einem

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Transistor (T,, Tp), dessen Kollektor über eine Serienschaltung einer Zenerdiode (D]_, Dp) und einer gewöhnlichen Diode Dh) mit dem jeweiligen Emitter verbunden, besteht.

4. Einrichtung gemäss den Pat entsprachen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungseinrichtung einen Kondensator (C) aufweist, der über einen Widerstand (IL·)) aufgeladen wird, welcher mit dem an der Speiseleitung angeschlossenen Transistor verbunden ist, wobei die Spannung am Kondensator über eine Zenerdiode (D^) auf eine den ersten Halbleiter steuernde Schaltung aufgedrückt wird.

5. Einrichtung gemäss Patentanspruch 4- zur Steuerung eines Elektromagneten mit zwei Wicklungen (B]_, B2), wobei die eine den Anfangsstrom und die andere den Ruhestrom aufnimmt, dadurch gekennzeichnet , dass sie einen mit der Ruhewicklung (B2) in Serie geschalteten variablen Widerstand (R^-) aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED