DE1663155B2 - Schaltungsanordnung zur Beeinflussung des Schaltvorganges beim Schalten einer induktiven Last - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine solche Anordnung ist durch die Deutsche Auslegeschrift 11 75 321 bekannt.

Dort wird der Kondensator durch einen parallel zu ihm liegenden ohmschen Widerstand entladen. Zusatzfunktionen fehlen.

Es ist bekannt, parallel zur induktiven Last einen ohmschen Widerstand zu legen, dadurch ergibt sich ein dauernder zusätzlicher Stromverbrauch, der gefährliche Spannungsanstieg bei der Abschaltung wird nur teilweise verhindert und der Abbau des magnetischen Feldes verzögert

Es ist auch bekannt, parallel zur induktiven Last einen Gleichrichter, entgegen der Betriebsstromrichtung gepolt, zu legen, wodurch jedoch eine große Abschaltverzögerung eintritt, so daß auch diese Maßnahme ungeeignet ist. Auch die Kombination, d. h. Reihenschaltung von Widerstand und Gleichrichter parallel zur Induktivität, kann die Schwierigkeiten nicht beheben, insbesondere keinen günstigen Einfluß auf die Einschaltung und den Feldabbau ausüben.

Werden zur Gleichrichtung bzw. zur Gleichrichtung und Schaltung, Halbleiterventile auf der Basis von Germanium und Silizium verwendet, so treten eine Reihe besonderer Schwierigkeiten auf, die mit der Eigenart dieser Halbleiterbauelemente im Zusammenhang stehen. Wird an das Schalten der induktiven Last eine besondere Anforderung gestellt, insbesondere der schnelle Abbau des Magnetfeldes gefordert, so führen besonders die zum Schutz der Halbleiterbauelemente ergriffenen Maßnahmen zu einer Verzögerung des Feldabbaues in der induktiven Last. Bei einem Teil der Halbleiterbauelemente mit Zündcharakteristik ist es erforderlich, daß zum sicheren Zünden ein bestimmter Betriebsstrom fließt, wodurch sich bei angeschlossener induktiver Last und kurzem Zündimpuls Zündschwierig- « ketten ergeben. Das Sperren der Halbleiterbauelemente, auch Löschen genannt, macht teilweise ebenfalls Schwierigkeiten.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel.

Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Schaltungsanordnung den Schutz der Halbleiterbauelemente im Betriebsstromkreis, den Abbau der Induktivität in der Last und das schnelle Einschalten und Sperren der Halbleiterbauelemente mittels einer einzigen Beschaitungsgruppe zu verwirklichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand von 2 Beispielen näher erläutert.

In Fig. 1 ist die induktive Last »L« mit einer Beschaitungsgruppe 1 bis 4 versehen und über in Brücke geschaltete Gleichrichter 21 bis 24 und einen Transformator 11 mit dem Wechselstrom-Netz verbunden. Zum Ein- und Ausschalten dient der Schalter »S«. Wird dieser Schalter geschlossen, so fließt vom Pluspol der Gleichrichterbrücke über den Schalter »S« und die induktive Last »L«der Betriebsstrom zum Minuspol.

Dieser Strom ergibt sich aufgrund einer pulsierenden Gleichspannung. Diese pulsierende Gleichspannung lädt während des Spannungsanstieges den Kondensator 4 über den Widerstand 3 und den Gleichrichter 1 auf.

Innerhalb jeder Spannungshalbwelle erfolgt eine geringfügige Auf- und Entladung des Kondensators 4, wobei die Aufladung durch den hochohmischen Widerstand 3 bedingt wird und die Entladung über den Gleichrichter 2 erfolgt

Wird nun der Schalter »S« zwecks Abschaltung der induktiven Last »L« geöffnet, so fließt der Induktionsstrom von der Last »L« kommend, über den Gleichrichter 2 auf den Kondensator 4. Sobald die Spannung an den Klemmen der Last abklingt, setzt eine Entladung des Kondensators 4 über den Widerstand 3 und das Halbleiterventil 1 ein. Da der Widerstand 3 einen wesentlich höheren Wert als der Widerstand der Last hat (etwa lOOfach), wird der größte Teil der gespeicherten Energie in Wärme umgesetzt. Der geringe Entladestrom, welcher rückwärts über die Last fließt, trägt zum Abbau des magnetischen Feldes bei.

Durch diese Schaltungsanordnung wird erreicht, daß der Induktionsstrom und damit die in der Last gespeicherte Energie nach Abschaltung sofort auf den Kondensator übergeht, was einen sehr schnellen Feldabbau zur Folge hat. Der anschließende Entladungsstrom sorgt für den Abbau der Remanenz. Aufgrund der Anordnung können überhöhte Induktionsspannungen nicht auftreten, was unter anderem auch zu einer wesentlichen Entlastung des Schalters »5« führt. Dieser kann daher auch als kontaktloser Schalter, etwa als Transistor ausgeführt werden.

In Fig.2 ist eine andere Schaltungsanordnung wiedergegeben. Die hier vorgesehenen Thyristoren 25 und 26 dienen gleichzeitig als Gleichrichter und Schalter. Thyristoren, auch Vierschichttrioden genannt, haben nun bekanntlich die Eigenschaft, ohne Zündung den Strom weiter bis zum Nulldurchgang zu führen. Diese Eigenart führte bisher bei Anschluß von induktiven Lastkreisen dazu, daß bei der Abschaltung aufgrund der Induktionsspannung das zuletzt gezündete Ventil (Thyristor) den Strom weiter führte, so daß die Induktionsspannung gegen die negative Betriebsspannung geschaltet war.

Hatte die Induktivitätsspannung eine bestimmte Höhe erreicht, so erfolgte während der negativen Halbwelle keine Abschaltung. Da bei der dann folgenden positiven Halbwelle wieder ein Feldaufbau erfolgte, war die Abschaltung beachtlich verzögert. Durch die Beschaitungsgruppe 1 bis 4 tritt nun, wie bereits bei F i g. 1 geschildert, eine Stromübernahme durch den Kondensator ein, wenn die Spannung an der Kapazität über der Netzspannung liegt.

Ein geringer Rückstrom über den nicht mehr gezündeten Thyristor hat dessen Löschung zur Folge. Die Abtrennung der induktiven Last vom Netz erfolgt also schon zu einem Zeitpunkt, bevor die positive

Spannung sich der Nullinie nähert. Während ohne diese Beschallung die Abschaltung, wenn überhaupt, erst beim Anstieg in der negativen Halbwelle erfolgt, beginnt die Abschaltung aufgrund der vorgesehenen Beschallung schon etwa 5 ms früher. (50Hz-Netz vorausgesetzt). Eine Verkürzung der Abschaltzeit ergibt sich aus den bereits bei der Erläuterung zur F i g. 1 gemachten Angaben.

Bei unbeschalteter Induktivität nimmt diese bei Einschaltung zunächst einen äußerst geringen St om auf, so daß im Anschluß an kurze Zündimpulse bei den Thyristoren noch kein genügend hoher Haltestrom erreicht wird. Durch den parallelgeschalteten entladenen Kondensator wird jedoch ein zusätzlicher Strom erzielt. Der Haltestrom der Thyristoren wird also sofort erreicht.

Die Verlängerung der Zündimpulse aufgrund der angeschlossenen induktiven Last kann also somit entfallen.

Hicr/.u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Beeinflussung des Schaltvorganges beim Schalten einer induktiven Last, die aus einem Wechselstromnetz unter Ausnutzung der Ventilwirkung von Halbleitern gespeist wird, bei der der induktiven Last eine Serienschaltung eines Kondensators und eines die Betriebsspannung sperrenden ersten Gleichrichters parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Gleichrichter (2) eine Serienschaltung aus einem Widerstand (3) und einem zweiten Gleichrichter (1) entgegen dem ersten gepolt parallel geschaltet ist.

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