DD250413A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE CONTROLLED UNLOADING OF AN ELECTRICITY-CONDENSED CONDENSER - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Entladen eines mit Wechselstrom betriebenen Kondensators, vorzugsweise eines Anlasskondensators von Einphasenasynchronmotoren mit abschaltbarer Hilfsphase. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die als Zweipol ausgefuehrt ist, die Steuerung der Entladung ausgehend vom aktuellen Spannungszustand des Kondensators vornimmt und universell in elektronischen Schaltungen gleicher Problemstellung angewendet werden kann. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass ein vorzugsweise gesteuerter Halbleiterschalter, der zum zu entladenden Kondensator parallel geschaltet ist, von einer ebenfalls parallel angeordneten Steuerschaltung, welche den zeitlichen Spannungsverlauf ueber dem Kondensator auswertet, angesteuert wird und dann fuer die Dauer der Entladung schliesst, sobald anstelle der Betriebswechselspannung eine Gleichspannung bestimmter Hoehe und beliebiger Polaritaet eine bestimmte Zeitdauer am Kondensator anliegt. Fig. 1The invention relates to a circuit arrangement for controlled discharging of a capacitor operated with alternating current, preferably a starting capacitor of single-phase asynchronous with turn-off auxiliary phase. The aim and object of the invention are to provide a circuit arrangement which is designed as a two-terminal, performs the control of the discharge, starting from the current state of stress of the capacitor and can be universally applied in electronic circuits the same problem. According to the invention, this is achieved in that a preferably controlled semiconductor switch, which is connected in parallel to the capacitor to be discharged, is controlled by a likewise parallel control circuit, which evaluates the temporal voltage profile across the capacitor and then closes for the duration of the discharge, as soon as possible the operating AC voltage a DC voltage of certain height and any polarity is applied to the capacitor for a certain period of time. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Entladen eines mit Wechselstrom betriebenen Kondensators, vorzugsweise eines Anlaßkondensators von Einphasenasynchronmotoren mit abschaltbarer Hilfsphase.The invention relates to a circuit arrangement for the controlled discharging of a capacitor operated with alternating current, preferably a starting capacitor of Einphasenasynchronmotoren with turn-off auxiliary phase.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Kondensatoren, die in Wechselstromkreisen meist als Strombegrenzungsmittel sowie als Phasenschieber eingesetzt sind, bleiben nach dem Abschalten auf einem solchen Wert der Spannung aufgeladen, der dem Augenblickswert im Abschaltmoment entspricht. Gegenüber einer langsamen und unkontrollierten Selbstentladung kann eine schnelle und kontrollierte Entladung des Kondensators aus Sicherheits-oder technischen Gründen notwendig oder vorteilhaft sein.Capacitors that are used in AC circuits usually as a current limiting means and as a phase shifter, remain charged after switching off at such a value of the voltage corresponding to the instantaneous value in Abschaltmoment. Compared to a slow and uncontrolled self-discharge, a fast and controlled discharge of the capacitor for safety or technical reasons may be necessary or advantageous.

Aus Sicherheitsgründen ist ein gesteuertes Entladen notwendig, wenn nach Abschalten Gefährdungen für Leben und Sachwerte durch unbeabsichtigtes Berühren oder schlagartiges Entladen des aufgeladenen Kondensators bestehen.For safety reasons, a controlled unloading is necessary if, after switching off, there are hazards to life and property due to unintentional contact or sudden discharge of the charged capacitor.

Aus technischen Gründen kann die gesteuerte Entladung notwendig werden, um eine Überbeanspruchung des Schaltkontaktes infolge Überlagerung der Kondensatorrestspannung mit der Netzspannung beim Aus- oder Einschalten des Kondensators zu vermeiden.For technical reasons, the controlled discharge may be necessary to avoid overuse of the switching contact due to superposition of the capacitor residual voltage with the mains voltage when switching off or on of the capacitor.

Bekannte Ausführungen zum schnellen Entladen weisen zum Kondensator parallelgeschaltete Entladewiderstände auf.Known designs for fast discharging have discharging resistors connected in parallel with the capacitor.

Nachteilig ist hierbei die ständig auftretende Verlustleistung im Entladewiderstand in Form von Wärme während des Kondensatorbetriebes, die um so größer ist, je schneller die Entladung nach Abschalten des Kondensators erfolgen soll. Für extrem schnelle Entladung ist eine solche Ausführung ungeeignet.The disadvantage here is the constantly occurring power loss in the discharge resistor in the form of heat during the capacitor operation, which is greater, the faster the discharge should be after switching off the capacitor. For extremely fast discharge such a design is unsuitable.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der der Anlaßkondensator eines Einphasenasynchronmotors mit abschaltbarer Hilfsphase durch einen gesteuerten Entladewiderstand nach dem Abschalten des Kondensators entladen wird.There is also known a circuit arrangement in which the starting capacitor of a Einphasenasynchronmotors with turn-off auxiliary phase is discharged by a controlled discharge resistor after switching off the capacitor.

Die Steuerung des Entladewiderstandes, d. h. das Ein- und Ausschalten desselben, erfolgt durch einen in Reihe zu ihm liegenden Schalter, der wiederum von der Spannung, die über dem geöffneten Hilfsphasenschalter liegt, gesteuert wird. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in der DE-OS 3206187 gezeigt.The control of the discharge resistor, d. H. the switching on and off of the same takes place by means of a switch in series with it, which in turn is controlled by the voltage which lies above the opened auxiliary phase switch. Such a circuit arrangement is shown in DE-OS 3206187.

Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß für die Schaltungsanordnung mindestens drei Zuleitungen benötigt werden. Die Steuerschaltung für die Entladung des Kondensators erfordert stets die Verbindung mit den beiden Anschlußpunkten des Hiifsphasenschalters. Falls die Steuerschaltung und der Schalter zur Kondensatorentladung galvanisch verbunden sind, ist die bekannte Schaltungsanordnung nur dann anwendbar, wenn der Hilfsphasenschalter und der Anlaßkondensator unmittelbar miteinander verbunden sind. Es ist also keine beliebige Anordnung von Hilfswicklung, Anlaßkondensator und Hilfsphasenschalter möglich.The disadvantage of this solution is that at least three leads are required for the circuit arrangement. The control circuit for the discharge of the capacitor always requires the connection to the two terminals of the Hiifsphasenschalters. If the control circuit and the capacitor discharge switch are galvanically connected, the known circuit arrangement is applicable only when the auxiliary phase switch and the starting capacitor are directly connected to each other. So it is not possible any arrangement of auxiliary winding, starting capacitor and auxiliary phase switch.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die bei geringem Aufwand universell in elektronischen Schaltungen eingesetzt werden kann.The object of the invention is to avoid the disadvantages and to provide a circuit arrangement which can be universally used in electronic circuits with little effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine spezielle Schaltungsanordnung zu entwickeln, welche als Zweipol ausgeführt ist.The invention is in particular the object of developing a special circuit arrangement, which is designed as a two-terminal.

Das Entladen des Kondensators soll dabei ausgehend vom aktuellen Spannungszustand über dem Kondensator gesteuert werden.The discharge of the capacitor should be controlled starting from the current voltage state across the capacitor.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der parallel zum Kondensator angeordnete Schalter, dem ein strombegrenzender Widerstand in Reihe vorgeschaltet sein kann, von einer ebenfalls parallel angeordneten Steuerschaltung, welche den zeitlichen Spannungsverlauf über dem Kondensator auswertet, angesteuert wird, wobei der Schalter dann in den eingechalteten Zustand gebracht wird und den Kondensator entlädt, sobald anstelle der Betriebswechselspannung eine Gleichspannung bestimmter Höhe und beliebiger Polarität eine bestimmte Zeitdauer am Kondensator anliegt. Die Erkennung der Gleichspannung und die Entladung des Kondensators kann dabei so schnell erfolgen, daß die Spannungsbelastung eines weiteren in Reihe mit dem Kondensator liegenden Schalters minimiert wird. Nach vollzogener Entladung des Kondensators schaltet der parallel zum Kondensator angeordnete Schalter, welcher vorteilhafterweise als gesteuerter Halbleiterschalter ausgeführt ist, selbständig wieder aus.According to the invention the object is achieved in that the parallel to the capacitor arranged switch, which may be preceded by a current limiting resistor in series, from a likewise parallel control circuit, which evaluates the temporal voltage curve across the capacitor is controlled, the switch then in the switched state is brought and discharges the capacitor, as soon as a DC voltage of a certain height and any polarity for a certain period of time is applied to the capacitor instead of the AC operating voltage. The detection of the DC voltage and the discharge of the capacitor can be carried out so fast that the voltage load of a further lying in series with the capacitor switch is minimized. After completion of the discharge of the capacitor arranged in parallel to the capacitor switch, which is advantageously designed as a controlled semiconductor switch switches off automatically again.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur gesteuerten Entladung des Anlaßkondensators eines Einphasenasynchronmotors mit abschaltbarer Hilfsphase.The invention will be explained below using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention for the controlled discharge of the starting capacitor of a single-phase asynchronous motor with turn-off auxiliary phase.

Nach Zuschalten des Einphasenasynchronmotors M1 an das Wechselstromnetz liegt am Kondensator Cl, der als Anlaßkondensator wirkt, eine Wechselspannung an. Solange der Schalter S 2, der als Hilfsphasenschalter arbeitet, eingeschaltet ist, wird auch der Kondensator C2 der Steuerschaltung ST mit einer Wechselspannung gespeist. Infolge der Spannungsbegrenzung durch die Zenerdioden V4 und V5 entsteht am Widerstand R4 eine Spannung, die nahezu trapezförmigen Verlauf hat und deren Amplitude unabhängig von Netzspannungsschwankungen bzw. -toleranzen ist. Entsprechend dieser Spannung wird der Kondensator C2 über den Widerstand R 2 aufgeladen. Die sich hierbei ergebende Zeitkonstante muß so gewählt werden, daß der Kondensator C2 nach dem Ende der halben Periodendauer der Spannung am Widerstand R4 noch nicht die Schaltspannung des Diacs V3 erreicht. Somit verbleibt der vorteilhafterweise aus dem Triac V1 gebildete Schalter S1 im ausgeschalteten Zustand. Erst wenn die Hilfsphase abgeschaltet, d.h.derdie Funktion des Schalters S zweckmäßigerweise ausführende Triac V2 nicht mehr gezündet wird und nach dem Stromnulldurchgang sperrt, bleibt der Kondensator C1 aufgrund der Phasenverschiebung des Hilfsphasenstromes auf dem positiven oder negativen Spitzenwert der ursprünglich vorhandenen Wechselspannung aufgeladen.After switching on the Einphasenasynchronmotors M1 to the AC power is applied to the capacitor Cl, which acts as a starting capacitor, an AC voltage. As long as the switch S 2, which operates as an auxiliary phase switch is turned on, the capacitor C2 of the control circuit ST is supplied with an AC voltage. As a result of the voltage limitation by the Zener diodes V4 and V5, a voltage which has an almost trapezoidal profile and the amplitude of which is independent of line voltage fluctuations or tolerances arises at the resistor R4. In accordance with this voltage, the capacitor C2 is charged via the resistor R 2. The resulting time constant must be chosen so that the capacitor C2 does not yet reach the switching voltage of Diacs V3 after the end of half the period of the voltage across the resistor R4. Thus, the advantageously formed from the triac V1 switch S1 remains in the off state. Only when the auxiliary phase is switched off, i.e. the triac V2 expediently executing the function of the switch S is no longer ignited and blocks after the current zero crossing, the capacitor C1 remains charged due to the phase shift of the auxiliary phase current to the positive or negative peak value of the originally present alternating voltage.

Damit steht auch am Widerstand R4 eine entsprechende Gleichspannung an, die den. Kondensator C2 auflädt und nach Überschreiten einer Zeit, die länger als die halbe Periodendauer der Wechselspannung sein muß, den Diac V3 zum Durchschalten bringt. Damit zündet auch derTriacVI und bleibt unabhängig von der weiteren Ansteuerung durchgeschaltet. Er entlädt den Kondensator C T. Die erfolgt unabhängig von der Polarität der Ladespannung solange, bis der Haltestrom des Triacs V1 unterschritten wird. Wenn die Aufladezeitkonstante des Kondensators C2 so gewählt wird, daß der Diac V3 durchschaltet, sobald die Gleichspannung langer als eine halbe Periodendauer, aber kürzer als drei Viertel derselben am Widerstand R 4 anliegt, ist die Spannungsbelastung des Schalters S2 minimal.This is also the resistor R4 to a corresponding DC voltage, the. Capacitor C2 charges and after exceeding a time that must be longer than half the period of the AC voltage, the Diac V3 brings to turn on. This triggers the TriacVI and remains switched on independently of the further control. It discharges the capacitor C T. This occurs regardless of the polarity of the charging voltage until the holding current of the triac V1 is reached. If the charging time constant of the capacitor C2 is selected so that the diac V3 turns on, as soon as the DC voltage is applied to the resistor R 4 for more than half a period, but shorter than three-fourths, the voltage load of the switch S2 is minimal.

Eine Vereinfachung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 kann dahingehend erfolgen, daß auf die Zenerdioden V4 und V5 und den Widerstand R2 verzichtet wird. Netzspannungsänderungen wirken sich dann jedoch auf die Zeitverzögerung bis zum Durchschalten des Diacs V3 aus.A simplification of the circuit arrangement according to FIG. 1 can be made to the effect that the Zener diodes V4 and V5 and the resistor R2 are dispensed with. However, mains voltage changes affect the time delay until diac V3 is switched on.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum gesteuerten Entladen eines mit Wechselstrom betriebenen Kondensators mittels eines zu diesem parallel angeordneten Schalters, dem ein strombegrenzender Widerstand in Reihe vorgeschaltet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S 1) von einer Steuerschaltung (ST), die ebenfalls parallel zum Kondensator (C 1) geschaltet ist, angesteuert und dann in den eingeschalteten Zustand gebracht wird und den Kondensator (C 1) entlädt, sobald anstelle der Betriebswechselspannung eine Gleichspannung bestimmter Höhe und beliebiger Polarität eine bestimmte Zeitdauer am Kondensator (C 1) anliegt.1. A circuit arrangement for the controlled discharging of a capacitor operated with alternating current by means of a parallel to this switch, which may be preceded by a current-limiting resistor in series, characterized in that the switch (S 1) by a control circuit (ST), which is also parallel to Capacitor (C 1) is switched, is driven and then brought into the on state and discharges the capacitor (C 1) as soon as a DC voltage of certain height and any polarity a certain period of time applied to the capacitor (C 1) instead of the operating AC voltage. 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung der Gleichspannung und die Entladung des Kondensators (C1) so schnell erfolgen, daß die Spannungsbelastung eines weiteren in Reihe mit dem Kondensator (C 1) liegenden Schalters (S2) minimiert wird.2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the detection of the DC voltage and the discharge of the capacitor (C1) take place so quickly that the voltage load of another in series with the capacitor (C 1) lying switch (S2) is minimized. 3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß spannungsbegrenzende Bauelemente, wie z. B. dieZenerdioden (V4, V 5), so in die Steuerschaltung (ST) eingefügt sind, daß sich Netzspannungsänderungen nicht auf die Zeitdauer bis zum Entladen des Kondensators (C 1) auswirken.3. Circuit arrangement according to item 1 and 2, characterized in that voltage-limiting components, such. For example, if the zener diodes (V4, V5) are inserted in the control circuit (ST) such that line voltage changes do not affect the time until discharge of the capacitor (C1). 4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Schalter (S 1) der beiden Schalter (S 1 und S 2) als gesteuerter Halbleiterschalter, z.B. Triac, ausgeführt wird.4. Circuit arrangement according to item 1 to 3, characterized in that at least the switch (S 1) of the two switches (S 1 and S 2) as a controlled semiconductor switch, e.g. Triac, running.