DE1175321B

DE1175321B - Schaltungsanordnung zur Abschaltung von Induktivitaeten

Info

Publication number: DE1175321B
Application number: DE1962ST019609
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Mosch
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1962-08-18
Filing date: 1962-08-18
Publication date: 1964-08-06

Description

Schaltungsanordnung zur Abschaltung von Induktivitäten Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung von Induktivitäten.
Bei der Abschaltung einer induktiven Belastung treten verhältnismäßig hohe Spannungen auf. Diese Induktionsspannungen bewirken bei genügend gespeicherter Energie eine Erhöhung der Spannung am Schalter bis zu dessen elektrischem Durchbruch. Die als Schalter eingesetzten Elemente sind daher einer starken Abnutzung oder überlastung ausgesetzt, die zur Zerstörung dieser Elemente führen kann.
Die als Schalter verwendeten Elemente, wie Relaiskontakte, Transistoren usw. zeigen im nichtleitenden Zustand immer bei charakteristischen Spannungen elektrische Durchbrüche. Eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung von -Induktivitäten muß daher so ausgelegt sein, daß die beim Abschalten entstehenden Spannungen unterhalb dieser kritischen Spannungswerte abgefangen werden, so daß die elektrischen Durchbrüche nicht auftreten können. Bei der Dimensionierung einer derartigen Begrenzungsschaltung ist jedoch zu beachten, daß bei kleiner Begrenzungsspannung der Stromabfall in der Induktivität entsprechend langsam vor sich geht. Je kleiner die begrenzende Spannung gewählt wird, desto langsamer erfolgt der Stromabfall in der Induktivität. Dies führt bei der Abschaltung von Relais zu sehr großen Abfallzeiten. Soll der Strom in der Induktivität sehr schnell abfallen, dann soll die Begrenzung der Induktionsspannungen erst bei möglichst hohen Spannungswerten erfolgen.
Es sind verschiedene Anordnungen zur Abschaltung von Induktivitäten bekannt. So zeigt die deutsche Auslegeschrift 1071.133 eine Begrenzungsschaltung mit einer parallel zur Induktivität angeordneten Diode. Eine derartige Begrenzungsschaltung bringt einen guten Schutz für den Schaltkontakt, da die Spannung am Kontakt die Betriebsspannung nie übersteigt. Da die Abschaltspannung jedoch auf diesem Wert begrenzt wird, ist der Stromabfall in der Induktivität entsprechend langsam.
Außerdem ist es bei Relaisschaltstromkreisen bekannt, eine Kombination aus Widerstand und Kondensator der Relaiswicklung parallel zu schalten. Eine derartige Anordnung bringt den Vorteil, daß der Stromabfall in der Induktivität etwas schneller vor sich geht, als bei der bereits erwähnten Anordnung mit Begrenzungsdiode. Diese Anordnung stellt jedoch noch nicht das Optimum dar, da zu Beginn der Abschaltung die Spannung am Schaltkontakt Null ist, obwohl in den meisten Fällen die Betriebsspannung als Kontaktspannung zulässig wäre.
Es wäre auch eine Anordnung bekannt, die neben der parallel zur Induktivität geschalteten Begrenzungsdiode noch einen Parallelzweig aus einer Reihenschaltung von Diode und Kondensator enthält. Die Diode ist dabei noch über einen hochohmigen Widerstand überbrückt, so daß der Kondensator zu Beginn der Abschaltung auf die Betriebsspannung aufgeladen ist. Die Spannung am Kontakt steigt während der Abschaltung der Induktivität bei dieser Anordnung von Null bis zur Betriebsspannung an und wird durch die Begrenzungsdiode bei diesem Spannungswert begrenzt. Der Schutz des Kontaktes ist in dieser Anordnung gegenüber der Abfallzeit des Stromes in der Induktivität begünstigt.
Es ist auch eine Anordnung bekannt, bei der der abzuschaltenden Induktivität ein Kondensator und eine Diode parallel geschaltet ist. Bei dieser Anordnung steigt während der Abschaltung die Spannung am Kontakt von Null auf die Betriebsspannung an. Auch bei dieser Anordnung ist der Schutz des Kontaktes gegenüber der Abfallzeit des Stromes in der Induktivität bevorzugt, da ja die parallel geschaltete Diode einen Kurzschluß der Induktivität darstellt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung von Induktivitäten anzugeben, die in bezug auf Kontaktspannung und Abfall des Stromes in der Induktivität ein Optimum darstellt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Induktivität eine Reihenschaltung aus Kondensator und Diode parallel geschaltet ist, wobei die Diode so gepolt ist, daß sie durch die Abschaltspannung in den leitenden Zustand versetzt wird. Die Zeichnung zeigt die Anordnung nach der Erfindung.
Zu Beginn der Abschaltung ist der Kondensator C nicht geladen und die Diode D wirkt voll als Begrenzungsschaltung. Die Spannung am Kontakts ist gleich der Betriebsspannung U. Nimmt während des Abschaltvorganges die Ladespannung des Kondensators C zu, dann steigt entsprechend die Spannung am Kontakts und damit auch die Stromänderung in der Induktivität. Die Stromänderung ist ja um so größer, je größer die Spannung am Kontakt ist. Der zeitliche Spannungsanstieg am Kontakt s ist zulässig, da auch die kritische Spannung für den Schaltkontakt mit der Zeit zunimmt. Betrachtet man z. B. einen Relaiskontakt, dann ändert sich beim Abschaltvorgang mit der Zeit der Kontaktabstand, der im wesentlichen die kritische Spannung bestimmt. Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei elektronischen Schaltern, z. B, bei Tranistoren, vor. Mit abnehmender Aussteuerung eines Transistors erhöht sich dessen Durchbruchspannung. Der Ladekreis des Kondensators C, d. h. der Spannungsanstieg am Kontakt, kann durch die Bemessung des Kondensators C so ausgelegt werden, da,ß während des Abschaltvorganges die Spannung am Kontakt in gleichem Verhältnis zunimmt, wie die kritische Spannung des Kontaktes. Damit ist gewährleistet, daß der Stromabfall in der Induktivität mit Rücksicht auf die Spannung am Kontakt am schnellsten erfolgen kann. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß zur Kompensation des Diodenreststromes ein Widerstand parallel zum Kondensator geschaltet ist. Dieser Widerstand R stellt sicher, daß zu Beginn der Abschaltung der Kondensator C wirklich keine Ladespannung aufweist.
Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, bei vorgegebenen Kontakteigenschaften den schnellsten Abschaltvorgang herbeizuführen, ohne daß der Schaltkontakt überlastet oder zerstört wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Abschaltung von Induktivitäten, dadurch gekennzeichn e t, daß der Induktivität (L) eine Reihenschaltung aus Kondensator (C) und Diode (D) parallel geschaltet ist, wobei die Diode so gepolt ist, daß sie durch die Abschaltspannung in den leitenden Zustand versetzt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Diodenreststromes ein Widerstand (R) parallel zum Kondensator geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Spannungsanstieg am Kondensator(C) durch entsprechende Bemessung an die zeitliche Zunahme der kritischen Spannung des Schalters (s) angepaßt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Widerstand (R) bestimmte Entladezeit des Kondensators (C) durch entsprechende Wahl der Größe des Widerstandes kleiner gewählt wird als die Ladezeit des Kondensators über den kleinsten Sperrwiderstand der Diode (D). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 557 653, 604 911; schweizerische Patentschrift Nr. 319 034.