DE1270152B - Device to shorten the switch-on time of an inductive consumer - Google Patents
Device to shorten the switch-on time of an inductive consumerInfo
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Description
Einrichtung zum Verkürzen der Einschaltzeit eines induktiven Verbrauchers Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verkürzen der Einschaltzeit eines über einen Thyristor an pulsierende Gleichspannung angeschlossenen induktiven Verbrauchers, insbesondere einer Magnetkupplung, durch Verringern des Zündwinkels des Thyristors von einem Maximalwert auf einen der Nennspannung des Verbrauchers entsprechenden Wert unter Verwendung einer Zündeinrichtung, die den Thyristor jeweils bei einem wählbaren Wert der Kondensatorspannung eines an die Gleichspannung angeschlossenen RC-Kreises unter gleichzeitiger Entladung des Kondensators zündet.Device to shorten the switch-on time of an inductive consumer The invention relates to a device for shortening the switch-on time of an over a thyristor connected to a pulsating direct voltage inductive load, in particular a magnetic coupling, by reducing the firing angle of the thyristor from a maximum value to one corresponding to the nominal voltage of the consumer Value using an ignition device that turns the thyristor on at a time selectable value of the capacitor voltage of a connected to the DC voltage RC circuit ignites with simultaneous discharge of the capacitor.
Zur Schnell- bzw. übererregung von Kupplungen sind bereits verschiedene Schaltungen bekannt. Bei einer dieser bekannten Schaltungen wird die Erregerzeitkonstante des elektrischen Kreises durch Vergrößern des ohmschen Anteils verkleinert. Dies hat jedoch den Nachteil, daß in diesem zusätzlichen Widerstand laufend Zusatzverluste entstehen. Bei einer anderen bekannten Anordnung wird das Magnetsystem mit einer höheren Spannung als Nennspannung gespeist und ein Kaltleiter vorgeschaltet. Der Kaltleiter hat am Anfang kleinen Widerstand und, wenn er aufgeheizt ist, großen Widerstand, d. h. am Magnetsystem liegt zuerst eine hohe Spannung, die dann allmählich auf die Nennspannung abgesenkt wird. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß dauernd Zusatzverluste im Kaltleiter vorhanden sind. Für eine derartige Verlustleistung kommt als Kaltleiter praktisch nur noch eine Glühlampe in Frage. Glühlampen sind aber störanfällig und verschleißbehaftet. Eine weitere bekannte Möglichkeit der übererregung ergibt sich dadurch, daß ein über einen Widerstand auf höhere Spannung als Nennspannung aufgeladener Kondensator sich über das Magnetsystem entlädt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Kondensator als Energiespeicher relativ viel Platz beansprucht und im Ladewiderstand des Kondensators dauernd Zusatzverluste entstehen.There are already different ones for the rapid or overexcitation of clutches Circuits known. In one of these known circuits, the excitation time constant of the electrical circuit is reduced by increasing the ohmic component. this however, it has the disadvantage that additional losses are constantly occurring in this additional resistance develop. In another known arrangement, the magnet system is with a voltage higher than nominal voltage and a PTC thermistor connected upstream. Of the PTC thermistor has a small resistance at the beginning and, when it is heated up, a large one Resistance, d. H. At first there is a high voltage on the magnet system, which then gradually is lowered to the nominal voltage. The disadvantage of this arrangement is that that there are constant additional losses in the PTC thermistor. For such a power loss practically only an incandescent lamp can be used as a PTC thermistor. Incandescent lamps are but prone to failure and wear and tear. Another well-known way of Overexcitation results from the fact that a resistor to higher voltage The capacitor charged as nominal voltage is discharged via the magnet system. These However, the arrangement has the disadvantage that the capacitor is used as an energy store relatively takes up a lot of space and there are constant additional losses in the charging resistor of the capacitor develop.
Es ist ferner bereits zur Speisung von stark induktiven Verbrauchern, insbesondere Erregerwicklungen von Gleichstrom- oder Synchronmaschinen, über Stromrichter bekannt, eine schnelle Änderung des Gleichstromes dadurch zu erzielen, daß von dem Prinzip der über- oder Stoßerregung Gebrauch gemacht wird. Die Stromrichter-Gleichspannung wird in solchen Fällen durch entsprechende Bemessung des Stromrichtertransformators um das Mehrfache höher gewählt, als zu dem stationären Gleichstrom erforderlich wäre. Die Umsteuerung des Stromrichters im Wechselrichterbetrieb bietet dann die Mög= lichkeit, auch schnelle Stromänderungen im Sinne einer Verminderung vorzunehmen, weil in einem solchen Fall die Energierichtung sich umkehrt, d. h. die in dem induktiven Verbraucher aufgespeicherte magnetische Energie ans Netz zurückgegeben wird. Da es sich um eine Regelung handelt, ist ein verhältnismäßig hoher schaltungstechnischer Aufwand erforderlich, z. B. Stromwandler, Gleichrichterbrücken, vormagnetisierte Drosseln usw. (vgl. hierzu deutsche Patentanmeldung L 10554).It is also already for the supply of highly inductive consumers, in particular excitation windings of direct current or synchronous machines, via power converters known to achieve a rapid change in the direct current in that of the Principle of overexcitation or shock excitation is made use of. The converter direct voltage is determined in such cases by appropriate dimensioning of the converter transformer selected several times higher than required for the steady-state direct current were. Reversing the converter in inverter operation then offers the Possibility of also making rapid current changes in the sense of a reduction, because in such a case the direction of energy is reversed, d. H. those in the inductive Consumer stored magnetic energy is returned to the grid. There it is a regulation, is a relatively high circuitry Effort required, e.g. B. current transformers, rectifier bridges, premagnetized Chokes, etc. (cf. German patent application L 10554).
Zur Zündung von Thyristoren ist es weiterhin bekannt, ein RC-Glied vorzusehen, das an Gleichspannung angeschlossen wird und das bei einer wählbaren Spannung am Kondensator den Thyristor, z. B. über einen Unijunctiontransistor, unter gleichzeitiger Entladung des Kondensators zündet (vgl. hierzu »Control Engineering«, Mai 1959, S. 113 bis 119).An RC element is also known for igniting thyristors to be provided that is connected to DC voltage and that with a selectable Voltage on the capacitor the thyristor, z. B. via a unijunction transistor, below simultaneous discharge of the capacitor ignites (see »Control Engineering«, May 1959, pp. 113 to 119).
Die vorliegende Erfindung geht von einer mit Thyristoren arbeitenden übererregungsschaltung für induktive Verbraucher mit einer derartigen Zündeinrichtung aus. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf einfache Art und Weise den Zündwinkel des Thyristors von einem Maximum bis zu einem Nennwert selbsttätig zu verändern.The present invention is based on one employing thyristors Overexcitation circuit for inductive consumers with such an ignition device the end. The object of the invention is to adjust the ignition angle in a simple manner of the thyristor to change automatically from a maximum to a nominal value.
Diese Aufgaube wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der RC-Kreis einen Kaltleiter enthält, dessen Widerstandsänderung von einem Kleinstwert bis zu einem Endwert gerade die zur fortlaufenden Verringerung des Zündwinkels notwendige fortlaufende Vergrößerung der Wiederaufladezeit des Kondensators bewirkt.This task is carried out in the case of a facility of the type mentioned at the beginning solved in that the RC circuit contains a PTC resistor whose resistance change from a minimum value to an end value, precisely the one for continuous reduction of the ignition angle necessary continuous increase in the recharging time of the capacitor causes.
Bei der Wahl des genannten Zündungssystems für den Thyristor bedarf es also nur des Austausches eines einzigen ohmschen Widerstandes durch einen Kaltleiterwiderstand, um die gewünschte Zündwinkelverschiebung zu erreichen. Nachdem eine Zündeinrichtung für den Thyristor ja sowieso vorgesehen werden muß, fällt der Austausch des Widerstandes durch den Kaltleiter praktisch überhaupt nicht ins Gewicht. Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.When choosing the mentioned ignition system for the thyristor needs So it is only the exchange of a single ohmic resistor by a PTC resistor, in order to achieve the desired ignition angle shift. After an ignition device must be provided for the thyristor anyway, the replacement of the resistor is not necessary practically no weight at all due to the PTC thermistor. the The invention is described below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing explained.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung wird eine Gleichrichterbrücke 1, bestehend aus den Gleichrichtern 2, 3, 4 und 5, mit einer Sinuswechselspannung U1 gespeist. An den Ausgängen 6 und 7 der Gleichrichterbrücke entsteht dann eine pulsierende Gleichspannung. Die Magnetspule 18 vom Magnetsystem eines nichtgezeigten Magnetventils ist nun mit diesen Ausgängen 6 und 7 über einen Thyristor 16 verbunden. Solange der Thyristor gesperrt ist, bleibt die Magnetspule unerregt, d. h., der Strom 1E durch die Magnetspule 18 ist Null. Zwischen die Ausgänge 6 und 7 ist nun ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 8 und 9, geschaltet. Am Widerstand 9 liegt ein Transistor 10. Wird dieser durch ein Signal an der Basis A ausgesteuert, so wird der Kondensator 12 über den Kaltleiter 11 und der Unijunctiontransistor (Doppelbasisdiode) 14 über den ohmschen Widerstand 13 ebenfalls an die pulsierende Gleichspannung gelegt. Dieser Unijtrnctiontransistor 14 hat die Eigenschaft, daß, wenn das Verhältnis der Spannung U2 zu U3 einen bestimmten Wert überschreitet, plötzlich die Strecke EB2 im Transistor leitend wird. Dadurch kann sich der Kondensator 12 über die Zündelektrode des Thyristors 16 entladen und dieses zünden. Das Stromtor 16 erlischt jedesmal, wenn die speisende Gleichspannung an den Ausgängen 6 und 7 auf Null absinkt. Ab diesem Zeitpunkt fließt der Spulenstrom der Magnetspule 18 über die Diode 17 und beginnt erst wieder dann über das Stromtor 16 zu fließen; wenn die pulsierende Gleichspannung zwischen den Ausgängen 6 und 7 größer als Null geworden ist und das Stromtor 16 erneut gezündet wurde. Die Umleitung des Spulenstroms auf die Löschdiode 17 beim Nulldurchgang der Gleichspannung wird dabei durch die Schwellwerteigenschaften der Dioden 2 bis 5 und des Stromtores 16 erzwungen.In the case of the in FIG. 1 becomes a rectifier bridge 1, consisting of rectifiers 2, 3, 4 and 5, with a sinusoidal alternating voltage U1 fed. At the outputs 6 and 7 of the rectifier bridge one then arises pulsating DC voltage. The solenoid 18 from the magnet system of a not shown Solenoid valve is now connected to these outputs 6 and 7 via a thyristor 16. As long as the thyristor is blocked, the solenoid remains de-energized, i. h., the Current 1E through solenoid 18 is zero. There is now between outputs 6 and 7 a voltage divider consisting of resistors 8 and 9 is connected. At the resistance 9 is a transistor 10. If this is controlled by a signal at base A, so the capacitor 12 via the PTC resistor 11 and the unijunction transistor (Double base diode) 14 via the ohmic resistor 13 also to the pulsating DC voltage applied. This Unijtrnctiontransistor 14 has the property that, when the ratio of the voltage U2 to U3 exceeds a certain value, suddenly the path EB2 in the transistor becomes conductive. This allows the capacitor 12 discharged through the ignition electrode of the thyristor 16 and ignite it. The electricity gate 16 goes out every time the feeding DC voltage is applied to outputs 6 and 7 drops to zero. From this point in time, the coil current of the magnetic coil 18 flows via the diode 17 and only then begins to flow again via the current gate 16; if the pulsating DC voltage between the outputs 6 and 7 is greater than zero has become and the power gate 16 was ignited again. The diversion of the coil current on the quenching diode 17 at the zero crossing of the DC voltage is thereby through the Threshold properties of the diodes 2 to 5 and the current gate 16 enforced.
Die Steuereinrichtung muß nun derart arbeiten, daß beim Einschalten der Magnetspule der Zündimpuls auf das Stromtor sofort zu Beginn jeder Halbperiode der Spannung abgegeben wird. Ist die mittlere Gleichspannung zwischen den Ausgängen 6 und 7 größer als die Magnetspulennennspannung und , fällt fast die gesamte zur Verfügung stehende Spannüngszeitfläche an der Magnetspule 18 ab, so ist die Magnetspule 18 zunächst übererregt. Nach einer gewissen Zeit muß der Zündimpuls verzögert gegenüber dem Beginn jeder Halbperiode sein. Die Verzögerungszeit ist dabei so zu bemessen, daß die noch an der Magnetspule 18 abfallende Spannungszeit= flache gerade der Magnetspulennennspannung bntspricht.The control device must now work in such a way that when switched on the magnet coil the ignition pulse to the current gate immediately at the beginning of each half cycle the voltage is delivered. Is the mean DC voltage between the outputs 6 and 7 greater than the nominal coil voltage and, almost all of it falls to Available voltage time area on the magnet coil 18, so is the magnet coil 18 overexcited at first. After a certain time, the ignition pulse must be delayed compared to be at the beginning of each half-period. The delay time is to be measured in such a way that that the voltage time still falling across the solenoid 18 = flat just the nominal solenoid voltage banswered.
Dieser Funktionsablauf der Steuereinrichtung wird dadurch erreicht, daß der Kondensator 12 über einen Kaltleiter # zweckmäßig ein Halbleiterbauele= ment --:= aufgeladen wirds Ein derartiger Kaltleiter hat irre kalten Zustand eüien kleinen olunscheil Widerstand und im warmen Zustand einen großen. Die Aufladung des Kondensators # abhängig von der Zeit - hat nun etwd e=funktionsährliehen Verlauf, da die Spannung zwischen den Ausgängen 6 und 7 ebenfalls eine Funktion der Zeit ist. Infolge des durch die Erwärmung zunehmenden Widerstan= des des Kaltleiters 11 erhöht sieh die Zeitkonstante des Ladevorganges, so daß die Spännnng U2 langsamer ansteigt. Am Unijunctiontransistor 14 ist durch die Zenerspannung der Zenerdiode 15 eine konstante Spannung vorhanden, sobald die an dem Transistor liegende Spannung größer als die Zenerspannung der Zenerdiode ist.This functional sequence of the control device is achieved by that the capacitor 12 via a PTC resistor # expediently a semiconductor component = ment -: = is being charged. Such a PTC thermistor is extremely cold small olunscheil resistance and a large one when warm. The charge of the capacitor # depends on the time - now has a = functionally relevant course, because the voltage between outputs 6 and 7 is also a function of time is. As a result of the increasing resistance of the PTC thermistor due to the heating 11 increases the time constant of the charging process, so that the voltage U2 is slower increases. The Zener diode is connected to the unijunction transistor 14 by the Zener voltage 15 a constant voltage is present as soon as the voltage applied to the transistor is greater than the Zener voltage of the Zener diode.
In F i g. 2 ist der zeitliche Verlauf der einzelnen Spannurigen näher dargestellt. Dabei ist durch die voll ausgezogene Linie 21 die pulsierende Gleichspannung am Ausgang der Gleichrichterbrücke 1 dargestellt. Diese Spannung liegt auch entsprechend dem Teilerverhältnis der Widerstände 8 und 9 an der Steuereinrichtung. Die gestrichelte Linie gibt die Spannung U3 an der Zenerdiode 15 an, während die punktierte Linie den Spannungsverlauf U2 am Kondensator 12 angibt. Der schraffierte Teil 19 der Halbwellen entspricht der Spannungszeitfläche an der Magnetspule 18, der nichtschraffierte Teil 20 der Spannungszeitfläche am Stromtor 16. In der Zeichnung ist ferner noch das Verhältnis n = U2/U3 eingetragen, bei dem die Zündung des Stromtors 16 vorgenommen wird.In Fig. 2 the temporal course of the individual tension lines is closer shown. The full line 21 shows the pulsating DC voltage shown at the output of the rectifier bridge 1. This tension also lies accordingly the division ratio of the resistors 8 and 9 on the control device. The dashed Line indicates the voltage U3 at the Zener diode 15, while the dotted line indicates the voltage curve U2 across the capacitor 12. The hatched part 19 of the half-waves corresponds to the voltage time area at the magnet coil 18, the non-hatched one Part 20 of the voltage-time area at the current gate 16. The drawing also shows the ratio n = U2 / U3 entered, at which the ignition of the current gate 16 made will.
Es ergibt sieh nun folgender Fünktionsäblauf: Wird die Magnetspule 18 eingeschaltet, d. li, der Transistor 10 durch ein Signal an der Basis A: aufgesteuert, so ist äni Anfang der Widerstand des Kalt= leiters 11 sehr klein, so daß der Kondensator 12 schnell aufgeladen wird. Dies bedeutet aber, daß das Verhältnis @ = U./U, schon sehr früh in einer Halb= periode erreicht und dartut der Thytistör 16 gezündet wird. Heizt sich der Kaltleiter 11 langsam auf; so steigt sehr Widerstand. Wird der Widerstand des Kaltleiters 11 höher, so wird auch der Kondensator 12 langsamer aufgeladen, da die Zeitkonstante angewachsen ist. Damit wird der Thyristor zu einem späteren Zeitpunkt gezündet. Hat der Kaltleiter 11 seine Endtemperatur erreicht, so wird der Kondensator 12 finit einer solchen Geschwindigkeit aufgeladen, däß der Thyristorzündimpuls so verzögert ist, daß gerade die der Magnetspulennennspanriung eirtsprechehde Spannungszeitfläche an der Magnetspule 18 abfällt, Bei einer derartigen. Schaltung lagseü sieh äaturgemäß verschiedene Abwandlungen treffen. So könnte beispielsweise der Transistor 10 durch einen Koiitäkt eines Relais ersetzt werden, Da bei dieser erfiildttngsgemäßeri Anordnung die Überregungsenergie nicht in einem Energiespeicher bereitgestellt zu werden braucht, kann durch entsprechende Wahl des Kaltleiters ll und der speisenden Spannung leicht stärker und länger übererregt werden, ohne däß ein zusätzlicher I'latzbedärf tlötwendig ist.The result is the following Fünktionsäblauf: If the solenoid 18 is switched on, d. li, the transistor 10 is turned on by a signal at the base A: so at the beginning the resistance of the PTC thermistor 11 is very small, so that the capacitor 12 is charged quickly. This means, however, that the ratio @ = U./U, is reached very early in a half-period and then the Thytistör 16 is ignited. If the PTC thermistor 11 heats up slowly; so resistance rises very much. If the resistance of the PTC thermistor 11 becomes higher, the capacitor 12 is also charged more slowly because the time constant has increased. This will trigger the thyristor at a later point in time. If the PTC thermistor 11 has reached its final temperature, the capacitor 12 is charged finitely at such a speed that the thyristor ignition pulse is delayed so that the voltage time area corresponding to the magnet coil nominal voltage drops at the magnet coil 18. Circuitry according to its nature, make various modifications. So could, for example, the transistor 10 are replaced by a Koiitäkt a relay, since in this erfiildttngsgemäßeri arrangement, the overexcitation power need not be provided in an energy storage device, the PTC thermistor can ll by appropriate choice of the supply voltage easily be excited more strongly and longer without däß an additional space requirement is absolutely necessary.
Die vötstehend beschriebene Anordnung finit Halb läiterbauelemetiteii läßt sich in sehr kleinen Abmessungen bauen, so däß sie gut in Kompaktbaüweise finit einer Magnetkupplung oder- eurem l@iägnetventil verbunden werden kann. Wenn noch zusätzlich die Halbleiterelemente mit Gießharz Vergossen werden, so ist die Anordnung gut gegen Feuchtigkeit und Stöße geschützt und auch muhen Betriebsbedingungen gewachsen.The above-described arrangement finite semi-läiterbauelemetiteii can be built in very small dimensions, so that they are finite in a compact design a magnetic coupling or your l @ iägnetventil can be connected. If still In addition, the semiconductor elements are encapsulated with casting resin, so is the arrangement well protected against moisture and impacts and also copes with low operating conditions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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| DE19641270152 DE1270152B (en) | 1964-09-11 | 1964-09-11 | Device to shorten the switch-on time of an inductive consumer |
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| DE19641270152 DE1270152B (en) | 1964-09-11 | 1964-09-11 | Device to shorten the switch-on time of an inductive consumer |
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| DE1270152B true DE1270152B (en) | 1968-06-12 |
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ID=5660800
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| DE19641270152 Pending DE1270152B (en) | 1964-09-11 | 1964-09-11 | Device to shorten the switch-on time of an inductive consumer |
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| DE (1) | DE1270152B (en) |
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