Induktive Lasten, wie zum Beispiel eine Spule eines Netz- schützschalters , die an einem Niederspannungsschaltgerät mit DC-Ansteuerung oder Ansteuerung über einen Gleichrichter

(AC/DC) betrieben werden, fallen nach Wegnahme einer Steuerspeisespannung trotz eines im Niederspannungsschaltgerät vor ^¬ gesehenen Freilaufkreises zum Abbauen einer in einem solchen Fall durch die induktive Last verursachten Abschaltüberspan- nung nur sehr langsam ab. Im ungünstigsten Fall kommt es zu einem sogenannten 2-Stufen-Abfall, das heißt, zum Beispiel in eine Hauptstrombahn geschaltete Kontakte, die mit der induk ^¬ tiven Last geschaltet werden, liegen für eine kurze Zeit ohne Federkraft aufeinander. Die Kontakte können dann leicht ver- schweißen oder haben insgesamt nur eine geringe elektrische Lebensdauer .

Auch wenn die induktive Last elektronisch angesteuert wird, muss der Freilaufkreis gesteuert oder selbstgesteuert ausge- führt werden, um einen möglichst schnellen Abbau der in der induktiven Last gespeicherten magnetischen Energie beim Abschalten der induktiven Last sicherzustellen.

Es ist allgemein bekannt, dieses Problem mittels einer Diode oder einer Zenerdiode innerhalb des Freilaufkreises zu lösen.

Ein Nachteil bei solchen Lösungen sind die hohen Verlustleis ^¬ tungen, die dabei permanent auftreten. Eine Variante bei solchen Lösungen ist, den Freilaufkreis ge ^¬ steuert ein- und auszuschalten. Im normalen Betrieb wird der Freilaufkreis ausgeschaltet, so dass die Verlustleistungen nicht mehr permanent auftreten. Hierzu wertet eine Spulenan- Steuerelektronik Schaltschwellen aus, und je nach einem über- oder unterschreiten der Schaltschwelle wird zum Beispiel über einen Optokoppler der Freilaufkreis ein- oder ausgeschaltet. Eine entsprechende Spulenansteuerelektronik ist beispielswei ^¬ se aus dem Dokument DE 195 19 757 C2 bekannt.

Nachteilig hierbei ist, dass bei einem Abschalten oder Aus ^¬ fallen einer für die induktive Last vorgesehenen Steuerspei- sespannung diese jeweils stets erst fast vollständig abgebaut sein muss, bis ein vorhandener kapazitiver Energiespeicher zum Entladen gebracht wird, um dann, im wiederum beinahe entladenen Zustand, das Aktivieren des Freilaufkreises zu bewir ^¬ ken .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einer Spulenansteuerelektronik der eingangs genannten Art, diese in der Weise technisch zu verbessern, dass im Bedarfsfall eine Aktivierung des Freilaufkreises schneller erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Freilaufkreis gelöst, der das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 auf ^¬ weist. Danach ist eine ohmsche Widerstandskomponente im Steuerkreis des Freilaufkreises als eine Reihenschaltung bestehend aus einem reinen ohmschen Widerstand und einer Schaltschwellenkomponente realisiert. Mit anderen Worten: Es ist ein elekt ^¬ ronisches Bauelement zur Erzeugung einer Schaltschwelle in den Ansteuerkreis des Freilaufkreises eingebracht. Die

Schaltschwelle ist dabei durch Wahl oder Art der Realisierung des verwendeten elektronischen Bauteils einstellbar.

Weitere Vorteile sind: Es gibt einen schnellen Ausverzug; es gibt keinen Zweistufenabfall; ein Verschweißen von Kontakten ist verhindert; die Kontakte haben damit eine hohe elektri ^¬ sche Lebensdauer; es können Bauteile eingespart werden und es ist keine elektronische Spulenansteuerung notwendig. Durch die Schaltschwellenkomponente wird erreicht, dass die Steuerspeisespannung bei einem Abschalten oder Ausfall der Steuerspeisespannung nicht erst fast vollständig abgebaut sein muss, bis ein kapazitiver Energiespeicher zum Entladen gebracht wird, infolge dessen Entladung wiederum dann ein betreffender Freilaufkreis aktiv geschaltet wird. Je nach Schaltschwelleneinstellung wird bereits zu einem früheren Restwert der Steuerspeisespannung, nämlich bei Unterschreiten des eingestellten Schaltschwellenwerts, der kapazitive Ener ^¬ giespeicher zum Entladen gebracht mit der Folge, dass dann entsprechend früher der Freilaufkreis aktiv geschaltet wird. Der Freilaufkreis wird somit schneller aktiviert und die durch das Abschalten oder Ausfallen der Steuerspeisespannung durch die induktive Last verursachte Abschaltüberspannung schneller abgebaut.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Danach kann die Schaltschwellenkomponente beispielsweise durch eine einfache Zenerdiode mit vorgegebener Zenerspan- nung, durch einen Thyristor mit einer Zenerdioden-Ansteuerung oder eine Varistorschaltung realisiert sein. Alle diese Rea- lisierungsmöglichkeiten ermöglichen durch einfache Wahl der

Schaltschwelle eine individuelle Anpassung an vorliegende Ge ^¬ gebenheiten .

Der vorliegende Freilaufkreis kann außerdem mit verbesserten Eigenschaften ausgestattet werden. Wird dem kapazitiven Energiespeicher ein zweiter Schalttransistor parallel geschaltet mit der Funktionsweise, dass bei Auftreten einer Abschalt ^¬ überspannung durch die induktive Last der zweite Schalttransistor durchgesteuert und dadurch ein bereits vorhandener erster Schalttransistor sicher gesperrt wird, wird erreicht, dass die von der abschaltenden induktiven Last verursachte Abschaltüberspannung sicher an einen spannungsabhängigen Wi- derstand angelegt und dadurch sicher der Abbau der Abschalt ^¬ überspannung bewerkstelligt wird.

Die Schaltungsrealisierung des Ansteuerkreises des zweiten Schalttransistors in der Weise, dass dieser Ansteuerkreis ei ^¬ ne Reihenschaltung aus einem dritten ohmschen Widerstand, einer zweiten Zenerdiode und einer dritten Diode enthält, wobei die zweite Zenerdiode und die dritte Diode entgegengesetzt gepolt geschaltet sind, gewährleistet das sichere Sperren des ersten Schalttransistors durch den zweiten Schalttransistors.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung mit einer einzigen Figur näher erläutert.

In der Figur ist ein zu einer induktiven Last 1, nachfolgend auch kurz mit Spule bezeichnet, parallel geschalteter Frei ^¬ laufkreis gezeigt. Diese Parallelschaltung liegt an einer Steuerspeisespannungsquelle 2 mit einem Pluspol 3 und einem Minuspol 4. Der Freilaufkreis umfasst eine unmittelbar zur Spule 1 parallel liegende Reihenschaltung aus einer ersten Diode 5 und einem ersten Schalttransistor 6, dem ein spannungsabhängiger Widerstand 7 parallel geschaltet ist. Dabei liegt der Drain-Anschluss D des Schalttransistors 6 am Minus ^¬ pol 4. Der Source-Anschluss S des Schalttransistors 6 ist mit der Anode der ersten Diode 5 verbunden, die wiederum mit ihrem Kathoden-Anschluss an den Pluspol 3 angeschaltet ist. Der Pluspol 3 ist über eine zweite Diode 8 und eine dazu in Reihe liegende Widerstandskomponente 9 mit dem Gate-Anschluss G des ersten Schalttransistors 6 verbunden.

Die Widerstandskomponente 9 ist als eine Reihenschaltung be ^¬ stehend aus einem ersten ohmschen Widerstand 10 und einer Schaltschwellenkomponente 11 realisiert. Eine aus einem zweiten ohmschen Widerstand 12 und einem Kondensator 13 bestehende Parallelschaltung 14 liegt zwischen dem Source-Anschluss S und dem Gate-Anschluss G des ersten Schalttransistors 6. Der Parallelschaltung 14 liegt eine ers- te Zenerdiode 15 und ein zweiter Schalttransistor 16 parallel, der mit seinem Emitter am Source-Anschluss S und mit seinem Kollektor am Gate-Anschluss G des ersten Schalttransistors 6 anliegt.

Die Basis des zweiten Schalttransistors 16 ist über eine Rei ^¬ henschaltung aus einem dritten ohmschen Widerstand 17, einer zweiten Zenerdiode 18 und einer dritten Diode 19 an den Minuspol 4 geschaltet, wobei an diesem der Anoden-Anschluss der dritten Diode 19 anliegt und die beiden Kathoden-Anschlüsse der dritten Diode 19 und der zweiten Zenerdiode 18 miteinander verbunden sind.

Die Spule 1 ist z. B. eine Schützspule, zu der eine elektro- nische Ansteuerung 20, wie dargestellt, in Reihe geschaltet sein kann. Wie in der Figur durch gestrichelte Linien angedeutet, taktet die elektronische Ansteuerung 20 den Minuspol 4 gegebenenfalls. Die Steuerspeisspannungsquelle 2 ist eine Gleichspannungs ^¬ quelle, mit der die Spule 1 versorgt wird. Zugleich wird über die zweite Diode 8 und der ohmschen Widerstandskomponente 9 die in Reihe liegende Parallelschaltung aus der ersten Zenerdiode 15, dem zweiten ohmschen Widerstand 12 und dem Konden- sator 13 mit einer Steuerspannung beaufschlagt.

Durch die beaufschlagte Steuerspannung wird der erste Schalt ^¬ transistor 6 in den leitenden Zustand geschaltet, der solange beibehalten wird, wie die Steuerspeisespannungsquelle 2 zuge- schaltet ist. Bei Abschalten oder Ausfall der Steuerspeise ^¬ spannungsquelle 2 baut sich die Ansteuerspannung des ersten Schalttransistors 6 nach der durch die Parallelschaltung 14 vorgegebenen Zeitkonstante nur langsam ab, bis sie einen Wert erreicht, bei dem der erste Schalttransistor 6 sperrt. Zur Vermeidung des labilen Schaltzustandes des ersten Schalttransistors 6 in seinem linearen Arbeitsbereich wird durch den zweiten Schalttransistor 16 ein sicheres Sperren des als Freilauftransistor arbeitenden ersten Schalttransistors 6 gewährleistet .

Die Diodenbeschaltung des zweiten Schalttransistors 16, be- stehend aus dem dritten ohmschen Widerstand 17, der zweiten Zenerdiode 18 und der dritten Diode 19, dient dazu, beim Auf ^¬ treten von Überspannungen an dem ersten Schalttransistor 6, welche entstehen, wenn der erste Schalttransistor 6 im linearen Bereich arbeitet, den zweiten Schalttransistor 16 sicher durchzusteuern und damit die Gate-Source-Strecke des ersten Schalttransistors 6 sicher kurzzuschließen und diesen damit sicher zu sperren.

Der spannungsabhängige Widerstand 7 dient zum Schutz der Drain-Source-Strecke des ersten Schalttransistors 6. Er baut die bei Abschaltung der Steuerspeisespannungsquelle 2 entste ^¬ henden Abschaltüberspannungen an der Spule 1 ab und schützt den ersten Schalttransistor 6 vor Zerstörung. Durch Varianten des zweiten ohmschen Widerstands 12 und des Kondensators 13 kann die in der Spule 1 gespeicherte Rest ^¬ energie mehr oder weniger schnell abgebaut werden bzw. bei Anwendung für eine Schützspule die Ausschaltverzugszeit des Schützes beliebig eingestellt werden. Dies gilt nur bis zur maximalen Ausschaltverzugsdauer, in der das Schütz ohne Be- schaltung abfallen würde.

Durch die Dimensionierung der ersten Diode 5, die auch als Freilaufdiode bezeichnet wird, des ersten Schalttransistors 6 und des spannungsabhängigen Widerstands 7 ist die Beschaltung an verschiedene elektromagnetische Antriebe anpassbar.

Der Freilaufkreis kann auch für eine elektronisch getaktete Spulenansteuerung 20 verwendet werden.

Gegenüber bisher bekannten Schaltungsanordnungen ist der hier beschriebene Freilaufkreis wesentlich einfacher und mit weni ^¬ ger Bauelementen aufgebaut. Anstatt des beschriebenen ersten Schalttransistors 6 und des zweiten Schalttransistors 16 können auch anderer Schalttransistortypen verwendet werden.

Der Vorteil dieses Freilaufkreises besteht in seiner selbst ^¬ gesteuerten Wirkung. Sie rührt daher, dass bei Auftreten von Abschaltüberspannungen an der Spule 1 der Freilauftransistor, d. h. der erste Schalttransistor 6 sicher gesperrt wird und damit der Stromfluss auf den spannungsabhängigen Widerstand 7 kommutiert wird.

Die Schaltschwellenkomponente 11, die in der Figur durch eine in Sperrrichtung gepolte Zenerdiode 11 mit vorgegebener Ze- nerspannung realisiert ist, hat für die Parallelschaltung 14 eine Schaltschwellenfunktion. Solange die von der Steuerspannungsquelle 2 zur Verfügung gestellte Steuerspannung größer als die Zenerspannung der Zenerdiode 11 ist, wird der durch die Parallelschaltung 14 gebildete kapazitive Energiespeicher geladen und der erste Schalttransistor 6 in den leitenden Zustand geschaltet.

Wird die von der Steuerspannungsquelle 2 zur Verfügung ge ^¬ stellte Steuerspannung abgeschaltet oder bricht sie bis we- nigstens unter die Zenerspannung der Zenerdiode 11 ein, sperrt die Zenerdiode 11 ab dem Zeitpunkt dieses Unterschrei ^¬ tens und der durch die Parallelschaltung 14 gebildete kapazitive Energiespeicher wird von diesem Zeitpunkt an nicht nur nicht mehr geladen, sondern wird ab diesem Zeitpunkt entla- den. Der kapazitive Energiespeicher wird damit nicht erst entladen, wenn die Steuerspannung bis nahezu auf Null abgesunken ist, sondern schon dann, wenn die eingestellte Schaltschwelle unterschritten ist. Damit wird der erste Schalttransistor 6 schneller in den Sperrzustand geschaltet und damit wiederum der Freilaufkreis zum Abbau der durch die Spule 1 verursachten Abschaltüberspannung schneller aktiviert. Die die Schaltschwellenkomponente 11 bildende Zenerdiode 11 kann, entsprechend be- und geschaltet, auch in Form eines Thyristors mit einer Zenerdioden-Ansteuerung oder in Form einer Varistorschaltung realisiert sein.