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Sparschaltung für Arbeitsmagnete mit Anzugswiederholung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016910D
Original Publication Date: 1999-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21
Document File: 2 page(s) / 18K

Publishing Venue

Siemens

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Ulrich Baumgärtl: AUTHOR [+3]

Abstract

Magnetspulen, wie sie in Relais oder elektromechanischen Betätigungseinrichtungen verwendet werden, benötigen zum Anzug (Bewegung des Ankers) eine wesentlich höhere Leistung, als zum Halten des betätigten Zustandes. Um Strom zu sparen und derartige Magnetspulen thermisch nicht auf die volle Anzugsleistung auslegen zu müssen, wurden unterschiedliche Sparschaltungen entwickelt. Diese bekannten Sparschaltungen beruhen darauf, daß der Elektromagneten für eine kurze Zeit mit der Einschaltenergie versorgt wird und nach einer gewissen Zeit, um ein sicheres Einschalten zu gewährleisten, die Energiezufuhr auf Halteenergie vermindert wird. Die Leistungsbegrenzung auf Halteenergie wird üblicherweise durch ein Schaltnetzteil mit Pulsweitenmodulation erreicht. Als Nachteil der bekannten Schaltungen hat sich allerdings herausgestellt, daß beim Abfall des Ankers durch einen kurzen Spannungsabfall oder durch mechanische Einwirkung, der Anker abgefallen bleibt, obwohl der Einschaltbefehl in Form der Steuerspannung noch anliegt. Dieser Nachteil kann bekannter Weise dadurch behoben werden, daß ein vom Anker bewegter Kontakt den Abfall des Ankers meldet und die Schaltelektronik bei anstehendem „Ein-Signal“ einen weiteren Einschaltimpuls generiert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung jedoch aus, daß ein zusätzliches elektromechanisches Bauteil installiert werden muß. Eine weitere Lösung besteht darin, daß bei anstehendem „Ein-Signal“ in gewissen Zeitabständen, unabhängig von der Lage des Ankers, ein Einschaltimpuls generiert wird. Die Nachteile dieser Lösung bestehen darin, daß trotz anstehendem „Ein-Signal“ der Anker für die relativ lange Zeit von einigen Sekunden abfallen kann. Zudem tritt durch diese Maßnahme eine nicht unerhebliche Zusatzerwärmung auf. Um diese Nachteile zu überwinden wird eine Lösung vorgeschlagen, die die Tatsache ausnutzt, daß die Induktivität der Magnetspule zwischen angezogenem und abgefallenem Anker unterschiedlich groß ist. In Niederspannungs-Leistungsschaltern beträgt das Induktivitätsverhältnis zwischen angezogenem und abgefallenem Zustand 2 : 1. Wendet man zur Erzielung der Halteleistung eine Pulsweitenmodulation an, bei der die Einschaltzeit immer konstant ist und die Regelung nur durch die Ausschaltdauer beeinflußt wird, so hängt der Maximalwert des durch die Spule fließenden Stromes von folgenden Bedingungen ab:

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Bauelemente

Sparschaltung für Arbeitsmagnete mit Anzugswiederholung

Idee: Ulrich Baumgärtl, Berlin; Wolfgang Röhl, Berlin; Holger Hochgraef, Ganzer

Magnetspulen, wie sie in Relais oder elektromechanischen Betätigungseinrichtungenverwendet werden, benötigen zum Anzug (Bewegung des Ankers) eine wesentlich höhereLeistung, als zum Halten des betätigten Zustandes. Um Strom zu sparen und derartigeMagnetspulen thermisch nicht auf die volle Anzugsleistung auslegen zu müssen, wurdenunterschiedliche Sparschaltungen entwickelt. Diese bekannten Sparschaltungen beruhendarauf, daß der Elektromagneten für eine kurze Zeit mit der Einschaltenergie versorgt wirdund nach einer gewissen Zeit, um ein sicheres Einschalten zu gewährleisten, dieEnergiezufuhr auf Halteenergie vermindert wird. Die Leistungsbegrenzung auf Halteenergiewird üblicherweise durch ein Schaltnetzteil mit Pulsweitenmodulation erreicht. Als Nachteilder bekannten Schaltungen hat sich allerdings herausgestellt, daß beim Abfall des Ankersdurch einen kurzen Spannungsabfall oder durch mechanische Einwirkung, der Ankerabgefallen bleibt, obwohl der Einschaltbefehl in Form der Steuerspannung noch anliegt.Dieser Nachteil kann bekannter Weise dadurch behoben werden, daß ein vom Ankerbewegter Kontakt den Abfall des Ankers meldet und die Schaltelektronik bei anstehendem„Ein-Signal“ einen weiteren Einschaltimpuls generiert. Nachteilig wirkt sich bei dieserLösung jedoch aus, daß ein zusätzliches elektromechanisches Bauteil installiert werdenmuß. Eine weitere Lösung besteht darin, daß bei anstehendem „Ein-Signal“ in gewissenZeitabständen, unabhängig von der Lage des Ankers, ein Einschaltimpuls generiert wird.Die Nachteile dieser Lösung bestehen darin, daß trotz anstehendem „Ein-Signal“ der Ankerfür die relativ lange Zeit von einigen Sekunden abfallen kann. Zudem tritt durch dieseMaßnahme eine nicht unerhebliche Zusatzerwärmung auf.

Um diese Nachteil...