Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais und Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais, bei dem nach dem Einschalten eines jeweiligen Relais dessen Relaiskontakte mittels eines durch eine Relaisspule des Relais fließenden gepulsten Haltestroms in ihrer eingeschalteten Stellung gehalten werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In elektrischen Geräten werden zur Durchführung von gesteuerten Schalthandlungen häufig elektromagnetische Relais eingesetzt. Elektromagnetische Relais bestehen üblicherweise aus einer Relaisspule und zumindest einem Paar elektrischer Relaiskontakte. Wird an die Relaisspule ein elektrischer Strom angelegt, so wird um die Relaisspule ein Magnetfeld erzeugt, wodurch ein beweglicher Kontakt der Relaiskontakte auf den anderen Kontakt zu bewegt wird. Berühren sich schließlich die Relaiskontakte, so ist über diese ein Stromfluss möglich. Wird der durch die Relaisspule fließende Strom wieder unterbrochen, so wird der bewegliche Kontakt. beispielsweise mittels einer Federeinrichtung in seine Ausgangslage zurückbewegt, so dass die Relaiskontakte wieder in ihrer geöffneten Stellung sind und über sie kein Stromfluss mehr stattfinden kann.

Zum Schließen der Relaiskontakte ist üblicherweise ein größerer elektrischer Strom notwendig als zum Halten der Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand. Daher wird häufig nach dem Schließen der Relaiskontakte mittels eines relativ

hohen EinschaltStromes ein so genannter Haltestrom an die Relaisspule angelegt, der geringer ist als der Einschaltström.

Verursacht durch den in der Relaisspule fließenden Haltestrom wird elektrische Leistung in Wärmeleistung umgesetzt, die zur Erwärmung der Relaisspule beiträgt und von dem Relais an seine Umgebung abgegeben werden muss. Bei längeren Einschaltzeiten des Relais und/oder mehreren gleichzeitig eingeschalteten Relais in enger Nachbarschaft kann die abgegebene Wärme deut- lieh zur Erwärmung des Innenraumes eines elektrischen Gerätes beitragen, in dem das bzw. die Relais angeordnet sind. Insbesondere bei gekapselten elektrischen Geräten, wie beispielsweise elektrischen Schutzgeräten zur überwachung von elektrischen Energieversorgungsnetzes auf gegebenenfalls auftretende Fehler, ist ein solcher Wärmeeintrag nicht wünschenswert, da die Gehäuseinnentemperatur aufgrund fehlender aktiver Kühlungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Lüfter oder Belüftungsschlitzen, strengen Auflagen unterliegt, und die Wärmeabgabe von elektrischen Bauteilen, die in einem solchen Gerät vorhanden sind, so gering wie möglich gehalten werden muss.

Aus diesem Grund ist es bekannt, den zum Aufrechterhalten des eingeschalteten Zustandes der Relaiskontakte eingesetzten Haltestrom als gepulsten Haltestrom vorzusehen. Unter einem gepulsten Haltestrom soll in diesem Zusammenhang ein solcher elektrischer Strom verstanden werden, der zum Halten der Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand geeignet ist und aus mehreren aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzt ist, zwischen denen der elektrische Strom jeweils auf Null absinkt oder zumindest einen deutlich niedrigeren Wert annimmt. Im einfachsten Fall kann es sich bei einem solchen gepulsten Strom um einen Rechteckstrom handeln.

Beispielsweise ist aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 392 058 Al bekannt, mehrere parallel zueinander geschaltete Relaisspulen elektromagnetischer Relais über einen gemeinsamen gepulsten Haltestrom anzusteuern. Die Pulsung wird hierbei an die Anzahl eingeschalteter Relais und an die Temperatur der Relais so angepasst, dass ein erforderlicher Mindesthaitestrom nicht unterschritten wird.

Auch aus der US-Patentschrift US 5,402,302 ist eine Ansteue- rungsschaltung für Relaisspulen mehrerer elektromagnetischer Relais bekannt, bei der mehreren parallel zueinander geschalteten Relaisspulen ein gepulster Haltestrom zugeführt wird.

Bei diesem bekannten Relaisansteuerungen wird also kein kon- stanter Haltestrom an der jeweiligen Relaisspule angelegt, sondern vielmehr ein pulsierender Strom, beispielsweise ein Rechteckstrom, der im Mittel einen Strom ergibt, mit dem die Relaiskontakte durch das Magnetfeld der Relaisspule im eingeschalteten Zustand gehalten werden können. Durch die Verwen- düng eines gepulsten Haltestromes wird insgesamt weniger Wärme in der Relaisspule erzeugt als bei Verwendung eines konstanten Haltestromes, so dass die Wärmeabgabe des Relais im Vergleich dazu geringer ist. Der Haltestrom und damit auch die Wärmeabgabe steigen jedoch mit zunehmender Anzahl paral- IeI über den Haltestrom angesteuerter Relais an.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern von zumindest zwei elektromagnetischen Relais dergestalt anzugeben, dass eine durch den Haltestrom verursachte Wärmeabgabe noch weiter verringert wird.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mittels ei-

ner Steuereinrichtung für die Relaisspulen über zumindest zwei Ansteuerausgänge aus zeitlich aufeinander folgenden Strompulsen zusammengesetzte Halteströme abgegeben werden, die geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten, und die Steuereinrichtung die gepulsten Halteströme an den Ansteuerausgängen in der Weise abgibt, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausginge ein Strompuls abgegeben wird.

Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine zeitversetzte Abgabe der Strompulse an die Relaisspulen über separate Ansteuerausgänge in vorteilhafter Weise insgesamt ein geringerer Stromfluss durch alle Relaisspulen und deren Zuleitungen stattfindet und die Wärmeabgabe demzufolge geringer ist, als es bei gleichzeitig an alle Relaisspulen in Parallelschaltung abgegebenen Strompulsen der Fall wäre.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah- ren sieht vor, dass die jeweiligen Halteströme für die Relaisspulen aus einem gemeinsamen Quellstrom erzeugt werden, indem der Quellstrom mittels einer Steuereinrichtung derart in Strompulse für die jeweiligen Relaisspulen zerlegt wird, dass für jede Relaisspule ein gepulster Haltestrom erzeugt wird. Auf diese Weise können die jeweiligen Halteströme besonders einfach durch Zerlegung des Quellstromes in mehrere gepulste Halteströme erzeugt werden.

Der Quellstrom kann ein Strom beliebiger Art, z.B. ein Wech- selstrom sein. Als besonders vorteilhaft wird es aber angesehen, wenn als Quellstrom ein konstanter Gleichstrom verwendet wird. Ein solcher konstanter Gleiqhstrom kann nämlich in einfacher Weise in Rechteckstrompulse zerlegt werden, so dass

zur Ansteuerung der Relaisspulen geeignete Halteströme entstehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels jedes Ansteuerausgangs der Steuereinrichtung der Haltestrom an jeweils genau eine Relaisspule abgegeben wird. In diesem Fall wird also an jedem Ansteuerausgang der Haltestrom an genau eine Relaisspule abgegeben. Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mittels mindestens eines Ansteuerausgangs der Steuereinrichtung der Haltestrom an jeweils zumindest zwei parallel geschaltete Relaisspulen abgegeben wird. In diesem Fall könnten auch mehrere parallel geschaltete Relais pro Ansteuerausgang der Steuereinrichtung vorgesehen sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zudem vor, dass der jeweilige gepulste Haltestrom mittels einer elektrischen Speichereinrichtung ge- glättet wird. Durch eine solche Glättung kann der einer Relaisspule zugeführte Haltestrom gleichmäßiger an die Relais- spule abgegeben werden. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Speichereinrichtung um einen Kondensator handeln.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist außerdem vorgesehen, dass der Steuereinrichtung eine Information darüber zugeführt wird, an welchen Ansteuerausgängen ein Haltestrom abzugeben ist, um entsprechende Relais im eingeschalteten Zustand zu halten, und die Steuereinrichtung anhand dieser Information entsprechend viele Strompulse unter Bildung von jeweiligen Halteströmen erzeugt und diese Halteströme über die entsprechenden Ansteuerausgänge den Relaisspulen der im eingeschalteten Zu-

stand zu haltenden Relais zuführt. Dies hat den Vorteil, dass der Quellstrom immer nur in genau so viele Halteströme zerlegt wird, wie zur Ansteuerung der Relaisspulen notwendig sind.

Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung immer der Anzahl ihrer Ansteuerausgänge entsprechend viele Strompulse unter Bildung von entsprechenden Halteströmen erzeugt und die jeweiligen Relaisspulen über ihnen jeweils zugeordnete Schalteinrichtungen mit dem jeweiligen Haltestrom beaufschlagt werden, wenn die entsprechenden Relais im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen. Hierbei werden die Relaisspulen also durch separate Schalt- einrichtungen mit den Halteströmen beaufschlagt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass für jeden Ansteuerausgang ein regelmäßig wiederkehrender Strompuls derselben Größe vorgesehen ist und keine weiteren Maßnahmen zur Anpassung der Strompulse notwendig werden.

Hinsichtlich der Steuereinrichtung wird die oben genannte

Aufgabe durch eine solche Steuereinrichtung gelöst, die zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet ist.

Bezüglich der Steuereinrichtung wird es zudem als vorteilhaft angesehen, dass sowohl die Steuereinrichtung als auch die e- lektromagnetischen Relais Bestandteile eines elektrischen Schutz-, Leit-, Feld- oder Power-Quality-Gerätes oder eines elektrischen Energiezählers sind. Bei solchen Geräten handelt es sich nämlich üblicherweise um gekapselte elektrische Geräte kleinerer Bauweise ohne aktive Kühlmechanismen, denen eine geringe Wärmeabgabe von elektromagnetischen Relais zum Vorteil gereicht.

Die Erfindung soll nachfolgend, anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektromagneti- sehen Relais,

Figur 2 ein Strom-Zeit-Diagramm mit unterschiedlichen Halteströmen,

Figur 3 den aus dem Stand der Technik bekannten Verlauf eines gepulsten Haltestromes zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Relais,

Figur 4 den Verlauf gepulster Halteströme zur Ansteuerung von zwei elektromagnetischen Relais gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 5 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung der Ansteuerung zweier elektromagnetischer Relais,

Figur 6 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Darstellung dreier gepulster Halteströme,

Figur 7 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Erläuterung eines ers- ten Ausführungsbeispiels eines Wechsels von drei gepulsten Halteströmen auf vier gepulste Halteströme,

Figur 8 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Erläuterung eines zwei- ten Ausführungsbeispiels eines Wechsels von drei gepulsten Halteströmen auf vier gepulste Halteströme,

Figur 9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Ansteuerung mehrerer elektromagnetischer Relais,

Figur 10 ein schematisches Blockschaltbild mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an Ansteuerausgänge einer Steuereinrichtung und

Figur 11 ein schematisches Blockschaltbild mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an Ansteuerausgänge einer Steuereinrichtung.

Figur 1 zeigt den Aufbau eines üblichen elektromagnetischen Relais 10 in schematischer Darstellung. Solche Relais finden beispielsweise in elektrischen Geräten Verwendung, um mittels eines Steuerstromkreises einen Stromfluss in einem davon getrennten Laststromkreis zu ermöglichen. Beispielsweise kann es sich bei solchen Geräten um elektrische Automatisierungsgeräte zur Automatisierung von elektrischen Energieversorgungsnetzen, wie z.B. elektrische Schutz-,

Leit-, Feld-, oder Power-Quality-Geräte oder auch um elektrische Energiezähler handeln.

Das Relais 10 weist eine Relaisspule 11 sowie Relaiskontakte 12 auf. Die Relaisspule 11 ist über erste Anschlüsse 13 e- lektrisch kontaktierbar. Die Relaiskontakte 12 sind über zweite Anschlüsse 14 elektrisch kontaktierbar. Zum Einschalten der normalerweise z.B. mittels einer nur Feder 15 im geöffneten Zustand gehaltenen Relaiskontakte 12 wird an die ersten Anschlüsse 13 ein Einschaltstrom angelegt, der in der Relaisspule 11 die Erzeugung eines Magnetfeldes bewirkt. Unter dem Einfluss des Magnetfeldes wird ein beweg-

licher Kontakt 12a der Relaiskontakte 12 entgegen der Federkraft der Feder 15 auf einen feststehenden Kontakt 12b der Relaiskontakte 12 zu bewegt, bis sich die Relaiskontakte 12 in galvanischer Verbindung befinden und ein Stromfluss über die zweiten Anschlüsse 14 des Relais 10 und die nunmehr geschlossenen Relaiskontakte 12 stattfinden kann. Da die Kraft, die von dem in der Relaisspule 11 erzeugten Magnetfeld auf den beweglichen Kontakt 12a einwirkt, in der Phase des Ein- schaltens aufgrund der notwendigen Bewegung des beweglichen Kontaktes 12a gegen die Federkraft der Feder 15 größer ist als im eingeschalteten Zustand der Relaiskontakte 12, genügt es, wenn nach dem Einschalten der Relaiskontakte 12 an die ersten Anschlüsse 13 des Relais 10 ein im Vergleich zum Einschaltstrom geringerer Strom, ein so genannter Haltestrom, angelegt wird.

Aufgrund des Stromflusses durch die Relaisspule 11 wird ein Teil der elektrischen Energie des Stromes in Wärmeenergie umgesetzt. Bei konstantem Widerstand R der Relaisspule 11 ist die von der Relaisspule 11 erzeugte Wärmeleistung P gemäß

Gleichung (1) zu ermitteln, wobei I der durch die Relaisspule 11 fließende Strom ist.

P = R-I ² (1)

Die gesamte während einer Zeit t von der Relaisspule 11 freigesetzte Wärmemenge E ergibt sich gemäß Gleichung (2) .

E = P-t = R-I ² -t (2) Da die Stromstärke I in die Leistungs- bzw. Energiebilanz gemäß der vorstehenden Gleichungen (1) und (2) quadratisch eingeht, zeigt sich eine verstärkte Abhängigkeit der von der Relaisspule 11 abgegebenen Wärmeleistung bzw. -menge vom durch die Relaisspule 11 fließenden Strom I. Die Gleichungen (1)

und (2) gelten in entsprechender Weise auch für Zuleitungen zu den jeweiligen Relaisspulen, in diesem Fall ist für R der Widerstand der Zuleitungen anzusetzen.

Durch die Reduzierung des Haltestromes im Vergleich zum Einschaltstrom wird bereits erreicht, dass eine geringere Wärmemenge von der Relaisspule 11 abgegeben wird als bei dauerhafter Beibehaltung des Einschaltstromes .

Gerade in vergleichsweise kleinen Geräten mit allseitig abgeschlossenem Gehäuse und ohne aktive Kühlmöglichkeiten, wie beispielsweise in Feld-, Leit-, und Schutzgeräten für elektrische Energieversorgungsnetze, wo zudem häufig auch mehrere elektromagnetische Relais in enger Nachbarschaft vorgesehen sind, muss der Wärmeeintrag aufgrund stromdurchflossener Relaisspulen und deren Zuleitungen jedoch noch weiter verringert werden, um ein unzulässiges überhitzen des Gehäuseinneren und damit mögliche Fehlfunktionen außerdem in dem Gehäuse vorhandener temperaturempfindlicher elektronischer Bauteile möglichst zu vermeiden.

Hierzu ist es bereits bekannt, den zum Halten der elektrischen Relaiskontakte 12 in ihrem eingeschalteten Zustand aufgewendeten Haltestrom der Relaisspule 11 in gepulster Form zuzuführen. Zur Erläuterung gepulster Halteströme soll zusätzlich zur Figur 1 die Figur 2 betrachtet werden.

Figur 2 zeigt hierzu beispielhaft ein Diagramm, in dem die Stromstärke über der Zeit aufgetragen ist. Angenommen sei als Haltestrom I ₁ zunächst ein konstanter Gleichstrom, der durch eine Gerade 21 im Diagramm dargestellt und der dazu geeignet ist, ein ausreichendes Magnetfeld in der Relaisspule 11 (siehe Figur 1) zu erzeugen, um die Relaiskontakte 12 in ihrer geschlossenen Stellung zu halten. Die aufgrund des Stromflus-

ses des Haltestromes Iχ in der Relaisspule 11 erzeugte Wärmeleistung muss kontinuierlich an die Umgebung der Relaisspule

11 abgegeben werden und ist proportional zum Quadrat dieses Haltestromes Ii .

Figur 2 zeigt einen weiteren Haltestrom, der durch einen strichpunktiert dargestellten Verlauf 22 gezeigt ist. Bei diesem Haltestrom handelt es sich um einen gepulsten Haltestrom in Form eines Rechteckstromes. Das bedeutet, dass der Haltestrom Strompulse 23 aufweist, während derer der Haltestrom seinen Maximalwert I ₂ einnimmt. Zwischen den Strompulsen 23 liegen Bereiche 24, zu denen der Haltestrom den Wert Null (oder zumindest einen deutlich niedrigeren Wert als während der Strompulse) annimmt. Dieser gepulste Haltestrom muss ebenfalls dazu geeignet sein, in der Relaisspule 11 ein Magnetfeld zu erzeugen, dass ausreichend ist, die Relaiskontakte

12 in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten. Da das Magnetfeld der Relaisspule 11 sich vergleichsweise träge verhält, wird es nicht sofort nach der Beendigung eines Strompulses 23 vollständig in sich zusammenbrechen, sondern sich nur allmählich abbauen, so dass es auch während des zwischen zwei Strompulsen 23 liegenden Bereiches 24 noch ausreicht, um eine Kraft auf den beweglichen Kontakt 12a auszuüben, um die Relaiskontakte 12 in ihrem geschlossenen Zustand zu halten.

Im Vergleich zum als Gleichstrom ausgeführten Haltestrom gemäß der Geraden 21 muss der Relaisspule 11 während der Strompulse 23 allerdings eine größere Energiemenge zugeführt werden, so dass auch während der Bereiche 24 zwischen den Strotn- pulsen 23 noch eine ausreichende Kraft auf die Relaiskontakte 12 ausgeübt wird. Daher ist das Maximum I ₂ des gepulsten Haltestromes um einen gewissen Betrag größer als der Haltestrom Ii .

Werden die Strompulse zeitlich weiter verkürzt, wie dies beispielhaft in Figur 2 durch den gepunkteten Verlauf 25 eines weiteren gepulsten Haltestromes gezeigt ist, so ist die maximale Stromstärke I ₃ während der Strompulse 26 dieses Halte- Stromes entsprechend noch größer zu wählen, um ein ausreichend starkes Magnetfeld in der Relaisspule 11 hervorzurufen.

Figur 3 zeigt ein weiteres Strom-Zeit-Diagramm. Hier ist der Verlauf eines gepulsten Haltestromes zur Ansteuerung zweier parallel geschalteter Relaisspulen gemäß dem bereits in der Beschreibungseinleitung erläuterten Stand der Technik gezeigt. In unterschiedlicher Schraffur sind hierbei lediglich schematisch diejenigen Bestandteile des Haltestromes gezeigt, die auf die unterschiedlichen Relaisspulen verwendet werden müssen. Ein erster Bestandteil 31 des Haltestromes wird für die Relaisspule des ersten, ein zweiter Anteil 32 für die Relaisspule des zweiten der beiden Relais benötigt. Zur Ansteuerung von mehr als zwei Relaisspulen würden entsprechend weitere Anteile des Haltestromes oberhalb des Anteils 32 hinzu- kommen. Man erkennt aus Figur 3, dass mit steigender Anzahl parallel mit einem gepulsten Haltestrom versorgter Relaisspulen die maximale Stromstärke des Haltestromes zunimmt. Zwar wird jeder der parallel geschalteten Relaisspulen lediglich der einfache Betrag des Haltestromes zugeführt, da sich in einer Parallelschaltung der Strom gleichmäßig auf gleiche Lasten aufteilt. Allerdings steigt in der Zuleitung zu den Relaisspulen der Haltestrom entsprechend der Anzahl der versorgten Relaisspulen an und führt auch dort entsprechend der Gleichungen (1) und (2) zu einer erhöhten Wärmeabgabe.

In Figur 4 ist eine andere Möglichkeit der Ansteuerung von zwei Relaisspulen mit gepulsten Halteströmen gezeigt. Hierbei werden die Strompulse 41 eines ersten Haltestromes für eine erste Relaisspule und die Strompulse 52 eines zweiten Halte-

Stromes für eine zweite Relaisspule in zeitversetzter Weise abgegeben, wobei die Relaisspulen jeweils separat mit den Halteströmen versorgt werden und nicht parallel zueinander geschaltet sind. Zeitversetzt bedeutet in diesem Zusammen- hang, dass keine überlappung der Strompulse stattfindet, sondern zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur ein Strompuls 41 oder 42 vorliegt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die maximal benötigte Stromstärke niedriger ausfällt als bei dem Stand der Technik gemäß Figur 3 und damit die insgesamt abge- gebene Wärmemenge von den Relaisspulen vergleichsweise niedriger ist.

Figur 5 zeigt eine Anordnung 50 zum Ansteuern zweier elektromagnetischer Relais 51a und 51b. Gemäß Figur 5 ist eine Steu- ereinrichtung 52 vorgesehen, die einen ersten Ansteuerausgang 53a und einen zweiten Ansteuerausgang 53b aufweist . Es ist jedoch auch möglich eine Steuereinrichtung mit mehr als zwei Ansteuerausgängen zu versehen und damit mehr als zwei Relais anzusteuern.

über die Ansteuerausgänge 53a und 53b werden Relaisspulen 54a und 54b mit Halteströmen versorgt, um die ihnen zugeordneten Relaiskontakte 55a und 55b in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten. Die Funktionsweise ist hierbei wie folgt:

Von der Steuereinrichtung wird an jedem Ansteuerausgang 53a bzw. 53b je ein gepulster Haltestrom 57a bzw. 57b abgegeben. Die Strompulse der beiden Haltestrδme 57a und 57b sind hierbei wie dies in Figur 5 durch gestrichelte Hilfslinien kennt- lieh gemacht ist, derart zeitversetzt zueinander angeordnet, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt immer nur an genau maximal einem der Ansteuerausgänge 53a bzw. 53b ein Strompuls ausgegeben wird. Mit anderen Worten weist der Haltestrom 57a für das Relais 51a immer genau dann einen Strompuls auf, wenn der

Haltestrom 57b einen Nullbereich (also einen Bereich zwischen zwei Strompulsen, in dem der Haltestrom den Wert Null annimmt) aufweist und umgekehrt. Dies hat zur Folge, dass die in Wärme umgesetzt elektrische Leistung vergleichsweise nied- riger ist, verglichen mit einer Anordnung, bei der die Relais 51a und 51b parallel mit demselben gepulsten Haltestrom versorgt werden würden.

Die Halteströme 57a und 57b können z.B. von Rechteckgenerato- ren in der Steuereinrichtung erzeugt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in der Steuereinrichtung 52 ein gemeinsamer Quellstrom, z. B. ein konstanter Gleichstrom wie mit einem Diagramm 56 angedeutet, in den ersten gepulsten Haltestrom 57a und den zweiten gepulsten Haltestrom 57b zer- legt wird.

Um den Stromverlauf der Halteströme 57a und 57b zu glätten und somit die Relaisspulen 54a und 54b gleichmäßiger mit e- lektrischem Strom zu versorgen, kann optional in den Strom- kreisen der Halteströme 57a und 57b eine elektrische Speichereinrichtung, beispielsweise jeweils ein Kondensator 58a und 58b, vorgesehen sein, die durch die Strompulse kontinuierlich geladen bzw. zwischen den Strompulsen entladen wird und so einen gleichmäßigeren Stromfluss für die Relaisspulen 54a und 54b erzeugt.

In Figur 6 ist beispielhaft ein Strom-Zeit-Diagramm gezeigt, das die Ansteuerung von drei Relaisspulen mit entsprechend gepulsten Halteströmen zeigt. Man erkennt, dass nunmehr pro Zeiteinheit drei Strompulse auf drei verschiedene Halteströme verteilt werden. Hierzu können entweder drei Rechteckgeneratoren verwendet werden oder der ggf. vorhandene gemeinsame Quellstrom wird in drei gepulste Halteströme aufgeteilt, deren Strompulse jeweils zeitversetzt zueinander stattfinden.

In Figur 6 soll der Verlauf der Halteströme beispielhaft anhand der durch Fettdruck hervorgehobenen Strompulse 61a bis 61d erläutert werden. Im Verlauf 62a eines Haltestromes für eine Relaisspule eines ersten Relais wird ab einem beliebig herausgegriffenen Zeitpunkt t ₀ ein Strompuls 61a erzeugt. Dieser Strompuls 61a endet zu einem Zeitpunkt t _x . Gleichzeitig setzt in einem Verlauf 62b eines Haltestromes für eine Relaisspule eines zweiten elektromagnetischen Relais ein zweiter Strompuls 61b ein. Dieser endet zu einem Zeitpunkt t ₂ , zu dem in einem dritten Verlauf 62c eines Haltestromes für eine Relaisspule eines dritten Relais ein dritter Strompuls 61c erzeugt wird. Zu einem Zeitpunkt t ₃ endet dieser dritte Strompuls 61c. Zum Zeitpunkt t ₃ setzt ein vierter Strompuls 61d ein, der nunmehr wieder zu dem ersten Stromverlauf 62a des Haltestromes für die Relaisspule des ersten e- lektromagnetischen Relais gehört. Von dort an wiederholt sich die Abgabe der stromversetzt erzeugten Strompulse für die drei Halteströme, wie dies im weiteren Verlauf der Halteströ- rae gemäß Figur 6 dargestellt ist.

Figur 7 zeigt in einem Strom-Zeit-Diagramm den Wechsel von drei zu vier seitens der Steuereinrichtung abgegebenen Halteströmen. Man erkennt zunächst Verläufe 71a, 71b und 71c von drei gepulsten Halteströmen, deren Strompulse jeweils wie zu Figur 6 erläutert zeitversetzt zueinander auftreten. Zu einem durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Zeitpunkt to soll ein weiterer Haltestrom erzeugt werden. Ab dem Zeitpunkt t ₀ wird folglich in einem vierten Verlauf 7Id von der Steuerein- richtung ein vierter gepulster Haltestrom abgegeben. Da die Strompulse, z. B. 72a, 72b, 72c und 72d, daher zeitlich kürzer ausfallen müssen, um nunmehr vier statt vorher lediglich drei Strompulse pro Zeiteinheit unterbringen zu können, müssen die jeweiligen Strompulse, wie bereits im Zusammenhang

mit Figur 2 erläutert, bezüglich ihrer Stromstärke entsprechend um einen Betrag δI, wie beispielhaft im Verlauf 71a des ersten Haltestroms schematisch dargestellt, erhöht werden, um jeder Relaisspule einen Haltestrom zur Verfügung zu stellen, der dazu geeignet sind, die jeweiligen Relaiskontakte in ihrem eingeschalteten Zustand zu halten.

Das Verfahren gemäß Figur 7 setzt voraus, dass die Steuereinrichtung jeweils Kenntnis darüber hat, an welchen ihrer An- Steuerausgänge Halteströme abgegeben werden sollen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung hierfür auf Ergebnisse eines Steuerungsprogrammes für ein elektrisches Gerät, dessen Bestandteil die elektromagnetischen Relais sind, zurückgreifen, wobei diese Ergebnisse angeben, welche Relais an welchen Ansteuerausgängen der Steuereinrichtung eingeschaltet werden und im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen.

Alternativ zu der Funktionsweise, die im Zusammenhang mit Figur 7 erläutert worden ist, kann wie aus Figur 8 ersichtlich, vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ständig die entsprechend der Anzahl ihrer Ansteuerausgänge maximal mögliche Anzahl von gepulsten Halteströmen mit jeweils zeitversetzten Strompulsen erzeugt. Gemäß Figur 8 sei angenommen, dass die Steuereinrichtung vier Ansteuerausgänge aufweist und folglich ständig an allen vier Ansteuerausgängen Strompulse erzeugt, wie dies durch Verläufe 81a bis 81d angedeutet ist. Zunächst sei angenommen, dass nur die zu den ersten drei Stromverläufen 61a bis 81c gehörenden Relais im eingeschalteten Zustand gehalten werden sollen. Die Steuereinrichtung gibt dennoch an jedem ihrer Ansteuerausgänge einen Haltestrom mit entsprechend zeitversetzten Strompulsen ab. Der Haltestrom des Verlaufes 8Id wird jedoch nicht der entsprechenden Relaisspule zugeführt, sondern beispielsweise durch einen zusätzlichen Schalter, der vor der Relaisspule angeordnet ist, unterbro-

chen. Daher sind die Strompulse im Verlauf 8Id in Figur 8 zunächst gestrichelt dargestellt, weil sie die Relaisspule tatsächlich nicht erreichen. Ab dem Zeitpunkt t ₀ sollen alle vier Halteströme der Verläufe 81a bis 81d die entsprechenden Relaisspulen erreichen. Hierzu wird beispielsweise der Schalter vor der vierten Relaisspule für den Haltestrom gemäß Stromverlauf 81d geschlossen und der Relaisspule zugeführt. Entsprechend ist in Figur 8 der Stromverlauf 81d ab dem Zeitpunkt t ₀ nicht mehr strichliert, sondern in durchgezogener Linie dargestellt. Der Vorteil der Vorgehensweise gemäß Figur 8 liegt darin, dass die Steuereinrichtung nicht dynamisch auf die Anzahl der jeweils anzusteuernden elektromagnetischen Relais reagieren muss, sondern ständig die maximale Anzahl von Halteströmen erzeugt, die je nach Stellung der Schalter vor dem jeweiligen elektromagnetischen Relais der jeweiligen Relaisspule zugeführt werden oder nicht. Dies hat für den Fall der Verwendung eines gemeinsamen Quellstromes für die Halte- strδme ferner den Vorteil, dass der gemeinsame Quellstrom, aus dem alle Halteströme durch Zerlegung erzeugt werden, ständig mit gleich bleibender Stromstärke fließen könnte, weil die jeweiligen Strompulse ständig dieselbe maximale Stromstärke aufweisen.

Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur An- Steuerung mehrerer elektromagnetischer Relais, wie sie bei der Funktionsweise, die gemäß Figur 8 erläutert worden ist, verwendet werden kann. Die Anordnung 90 zur Ansteuerung mehrer elektromagnetischer Relais weist eine Steuereinrichtung 91 auf, die an. ihren Ansteuerausgängen 92a bis 92d beständig gepulste Halteströme abgibt, wobei die Strompulse wie in Figur 8 gezeigt, zeitversetzt zueinander abgegeben werden. Die Halteströme werden über Schalteinrichtungen 93a bis 93d Relaisspulen 94a bis 94d entsprechender elektromagnetischer Relais 95a bis 95d zugeführt, um die diesen Relais 95a bis 95d

zugeordneten Relaiskontakte 96a bis 96d in ihrem eingeschalteten Zustand halten zu können. Während die drei Schalteinrichtungen 93a, 93b und 93c in ihrem geschlossenen Zustand gezeigt sind, ist die Schalteinrichtung 93d geöffnet. FoIg- lieh werden die gepulsten Halteströme an den Ansteuerausgän- gen 92a bis 92c der Steuereinrichtung 91 den jeweiligen Relaisspulen 94a bis 94c zugeführt, um die Relaiskontakte 96a bis 96c im eingeschalteten Zustand zu halten. Der an dem Ansteuerausgang 92d der Steuereinrichtung 91 abgegebene Halte- ström ist durch die geöffnete Schalteinrichtung 93d unterbrochen, so dass durch die Relaisspule 94d kein Strom fließt und die Relaiskontakte 96d ausgeschaltet sind. Der in Figur 9 gezeigte Zustand entspricht somit dem Zustand in Figur 8 vor dem Zeitpunkt to . Zum Zeitpunkt t ₀ in Figur 8 würde nun die Schalteinrichtung 93d in Figur 9 eingeschaltet werden, um der Relaisspule 94d den von dem Ansteuerausgang 92d abgegebenen gepulsten Haltestrom zuzuführen.

Figuren 10 und 11 zeigen schließlich die Anschaltung mehrerer elektromagnetischer Relais an eine Steuereinrichtung.

Während an die Steuereinrichtung 101 in Figur 10 vier elektromagnetische Relais 102a bis 102b derart angeschlossen sind, dass an jedem Ansteuerausgang 103a bis 103d der Steuerein- richtung 101 jeweils ein Relais 102a bis 102d mit seiner Relaisspule angeschlossen, ist an der Steuereinrichtung 111 gemäß Figur 11 an den Ansteuerausgängen 113b bis 113d jeweils ein Relais 112c, 112d und 112e angeschlossen, während an dem Ansteuerausgang 113a zwei elektromagnetische Relais 112a, 112b parallel geschaltet sind. Eine solche Konstellation kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn beispielsweise die beiden Relais 112a, 112b von kleinerer Bauweise sind und einen geringeren Haltestrom benötigen als die anderen Relais 112c bis 112e. Allerdings werden die Relais 112a und 112b

ständig parallel zueinander angesteuert und sind ggf. wie zu Figur 9 erläutert mit vorgeschalteten Schalteinrichtungen separat schaltbar auszuführen.

Obwohl bei allen bisher beschriebenen Figuren bezüglich der Steuereinrichtung lediglich die Abgabe eines jeweiligen Haltestromes behandelt worden ist, kann auch der zum Einschalten der jeweiligen Relais benötigte Einschaltstrom, dessen Stromstärke oberhalb des Haltestromes liegt, von der Schaltein- richtung an den entsprechenden Ansteuerausgängen bereitgestellt werden. Hierzu würde die Steuereinrichtung entweder den Stromstärke der jeweiligen Strompulse die Taktrate der Strompulse entsprechend erhöhen, bis die Kontakte geschlossen sind. Da der Einschaltvorgang im Vergleich zum Haltezustand des Relais vergleichsweise kurz ist, ist es wärmetechnisch beim Einschalten unkritisch, an mehreren Ansteuerausgängen der Steuereinrichtung zeitgleich Strompulse oder sogar einen kontinuierlichen Einschaltström abzugeben. Nach dem Einschalten der Relaiskontakte wird der Einschaltstrom ohnehin von einem Haltestrom, wie in den Figuren beschrieben, abgelöst.