DE2112476C3 - Zero voltage switch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nullspannungsschalter gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.The invention relates to a zero voltage switch according to the preamble of the first claim.

Um an Wechselstromnetzen den Strom eines Verbrauchers verlustlos verändern zu können, wird in neuerer Zeit die Phasenanschnittsteuerung mit Thyristoren oder Triacs angewendet. Nullspannungsschalter werden eingesetzt, um die bei der Phasenanschniiisteuerung auftretenden Funkstörspannungen oder die durch große Stromverbraucher verursachten Oberwollen zu vermeiden. Bei den Nullspannungsschaltern erfolgt die Entscheidung für eine Zündung immer zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzspannung. Es werden somit auf den Verbraucher unbeschnittenc Halbwellen oder vollständige Wellenzüge der Netzspannung durchgeschaltet. Die Dosierung des gewünschten mittleren Stromes erfolgt durch die Freigabe von unterschiedlich vielen Wellcnzügen innerhalb einer Zeiteinheit.In order to be able to change the electricity of a consumer in AC networks without loss, in more recently the phase control with thyristors or triacs has been used. Zero voltage switch are used to control the phase connection occurring radio interference voltages or the overwhelming wool caused by large electricity consumers to avoid. With the zero voltage switches, the decision for ignition is always made at Time of zero crossing of the mains voltage. There are thus uncircumcised on the consumer Half waves or complete wave trains of the mains voltage are switched through. The dosage of the desired average current occurs through the release of different numbers of corrugated trains within one Time unit.

Es sind bereits verschiedene Lösungen bekannt, die Thyristoren oder Triacs während des Nulldurchgangs der Netzspannung zeitrichtig anzusteuern. So werden beispielsweise für solche Ntillspannungsschalter integrierte Schallungen verwendet. Nachteilig ist hierbei allerdings, daß die spezielle Technik dieser auf kleinstem Raum integrierten Einheiten seh.ilUingsgemäßige Kompromisse erfordert, so daß die Wahl der elektrischen Potentiale für einzelne Schaltabschnitte nicht mehr frei ist. Es sind zwar auch Schaltungen bekannt, bei denen das Kriterium des Nulldurchganges der Netzspannung mit Transistoren ermittelt und für die Zündung der Thyristoren bzw. Triacs verstärkt wird. Hierfür wird aber eine Vielzahl von Transistoren benötigt, so daß der Schaltungsaufbau sehr kompliziert ist.Various solutions are already known, the thyristors or triacs during the zero crossing to control the mains voltage at the correct time. For example, low-voltage switches are integrated for such Used. The disadvantage here, however, is that the special technology of this on the smallest Space-integrated units see unconventional compromises requires, so that the choice of electrical potentials for individual switching sections is no longer free is. Circuits are also known in which the criterion of the zero crossing of the mains voltage is determined with transistors and amplified for the ignition of the thyristors or triacs. For this is but requires a plurality of transistors, so that the circuit structure is very complicated.

Die Erfindung bezweckt, den eingangs erwähnten Nullspannungsschalter mit einem Minimum an Aufwand zu erstellen und dadurch eine einfache und zuverlässige Anordnung zu schaffen.The aim of the invention is to make the zero-voltage switch mentioned at the beginning with a minimum of effort to create and thereby to create a simple and reliable arrangement.

Die Lösung dieser «Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentan-Spruchs. This problem is solved by the characterizing features of the first patent claim.

Bei Anwendung dieses Nullspannungsschalters als Zweipunktregler mit Mitteln zum Vergleich von Sollwert mit Istwert ergibt sich eine besonders einfache Zuführung der Soll- und Istwerte. Hierbei sind dem Kondensator mehrere Widerstände in Parallelanordnung vorgeschaltet, über die die Sollwert- bzw. Istwertspannungen oder -ströme dem Kondensator zugeführt sind. Der Unijunktiontransistor ist über einen aus einer Zenerdiode und einem Widerstand bestehenden Spannungsteiler programmierbar. Die Ansteuerung des Vecstärkertransistors erfolgt über einen Kondensator.When using this zero voltage switch as a two-position controller with means for comparing Setpoint with actual value results in a particularly simple supply of the setpoint and actual values. Here are the Capacitor several resistors connected in parallel upstream, via which the setpoint or Actual value voltages or currents are fed to the capacitor. The unijunction transistor is over a voltage divider consisting of a Zener diode and a resistor can be programmed. the The amplifier transistor is controlled via a capacitor.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the drawing.

ω Fig. 1 zeigt das Grundprinzip des Nullspannungsschalters, während inω Fig. 1 shows the basic principle of the zero voltage switch, while in

Fig.2 die Anwendung des Schalters auf einen Zweipunktregler wiedergegeben ist.Fig. 2 shows the application of the switch to a two-position controller.

Bei dem Nullspannungsschalter nach Fig. I liegt einIn the zero-voltage switch according to FIG

J5 Kondensator 3 über einen Widerstand 2 an einer Spannungsquelle 1, die die Aufladung des Kondensators bewirkt, bzw. einen zur Aufladung dienenden eingeprägten Strom liefert. Dem Kondensator ist in Serienschaltung ein programmierbarer Unijunktiontransistor 4 über seinen Emitteranschluß E und seinen ersten Basisanschluß B1 sowie ein Widerstand 5 parallelgeschaltet. Der Unijunktionstransistor 4 wird über einen aus einem Vorwiderstand 6 und einer Zenerdiode 7 gebildeten Spannungsteiler program-J5 Capacitor 3 via a resistor 2 to a voltage source 1, which causes the capacitor to be charged or supplies an impressed current used for charging. A programmable uni-function transistor 4 is connected in parallel to the capacitor via its emitter connection E and its first base connection B 1 and a resistor 5. The unijunction transistor 4 is programmed via a voltage divider formed from a series resistor 6 and a Zener diode 7.

■t> micrt, an den der zweite Basisanschluß B2 angeschaltet ist. Zur Vermeidung störender Einflüsse durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen ist der Zenerdiode in an sich bekannter Weise ein Gleichrichter 8 in Reihe mit einem Widerstand 9 parallelgeschaltet.■ t> micrt, to which the second base connection B2 is connected. To avoid disruptive influences due to different ambient temperatures, a rectifier 8 is connected in series with a resistor 9 in parallel to the Zener diode in a manner known per se.

■so Zwischen dem Unijunktionstransislor 4 und dem Widerstand 5 ist über einen Kondensator 10 die Basis eints Transistors 11 angeschlossen. Die Stromversorgung dieses Transistors 11 erfolgt aus einem Kondensator 13, der über einen Gleichrichter 12 an die■ so between the unijunction transislor 4 and the Resistor 5 is connected to the base of a transistor 11 via a capacitor 10. The power supply this transistor 11 is made of a capacitor 13, which via a rectifier 12 to the

Y) Zenerdiode 7 angeschlossen ist. Mit Hilfe eines hochohmigen Widerstandes 14 wird die Größe des über die Basisemitterstrecke des Transistors 11 fließenden Ruhestromes festgelegt. Im Kollektor-Emitterkreis des Transistors 11 liegt die eine Wicklung eines Impulsüber- Y) Zener diode 7 is connected. With the aid of a high-value resistor 14, the size of the quiescent current flowing through the base-emitter path of the transistor 11 is determined. In the collector-emitter circuit of the transistor 11 there is one winding of a pulse

W) trngcrs 15, dessen andere Wicklung zur Ansteuerung eines Thyristors 16 dient. Der Thyristor 16 liegt in Reihe mit einem Lastwiderstand 17 an Netzspannung.W) trngcrs 15, the other winding of which is used to control a thyristor 16. The thyristor 16 is connected in series with a load resistor 17 to the mains voltage.

Der von der Spannungsquelle 1 her aufgeladene Kondensator 3 wird über den Unijunktionstransistor 4The capacitor 3 charged by the voltage source 1 is switched via the unijunction transistor 4

fr> und den Widerstand 5 entladen, sobald die den Unijunktionstransistor 4 programmierende Netzspannung die Ladespannung des Kondensators unterschreitet. Da die Ladcspanniing des Kondensators 3 imfr> and the resistor 5 discharges as soon as the den Unijunction transistor 4 programming mains voltage falls below the charging voltage of the capacitor. Since the Ladcspanniing of the capacitor 3 in

Verhältnis zur Netzspannung sehr klein ist, erfolgt die Entladung praktisch zum Zeitpunkt des Nulldurchganges der Netzspannung. Der Entladestromstoß verursacht am Widerstand 5 einen Spannungsabfall, der über den Kondensator 10 dem Transistor 11 zur Verstärkung zugeführt wird. Der verstärkte Impuls steuert über den Impulsübertrager 15 den Thyristor 16 an. Dadurch fließt für die Zeitdauer einer Halbwelle ein Strom durch den Lastwiderstand 17, der z. B. für die Aufheizung eines Wärmegerätes dienen kann.Relation to the mains voltage is very small, the discharge takes place practically at the time of the zero crossing the mains voltage. The discharge current surge causes a voltage drop across resistor 5, which is over the capacitor 10 to the transistor 11 for amplification is fed. The amplified pulse controls the thyristor 16 via the pulse transmitter 15. This flows for the duration of a half-wave a current through the load resistor 17, the z. B. for heating a Can serve warming device.

Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist der in F i g. I dargestellte Nullspannungsschalter als Zweipunktregler mit 5 Eingängen für die Zuführung von Meßwerten wiedergegeben. Sich entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Anstelle des Thyristors von F i g. I ist bei der Ausführung nach F i g. 2 ein Triac 18 eingesetzt. Über die Widerstände 2", 2» und 2¹" wird im Bereich 24 der Sollwert zugeführt. Er kann aus einer Summe oder Differenz von mehreren Einzelwerten bestehen, muß aber im Endergebnis positiv im Sinne der nicht eingeklammerten Plus- und Minuszeicfvsn sein. Mit umgekehrter Polarität wird im Bereich 25 der Istwert über die Widerstände 2^IV und 2^V zugeführt. Die Schaltung nach Fig.2 ist insofern noch verbessert, als dem Triac eine sogenannte Sklavenschaltung beigefügt wurde, die auf jede vom Unijunktiontransistor eingeleitete Zündung zwangsläufig eine Halbwelle der Gegenphase durchschaltet. Die Sklavenschaltung besteht aus einem Kondensator 23, einem Widerstand 22 und einem Gleichrichter 21, die in Reihe parallel zum Lastwiderstand 17 geschaltet sind. Ferner sind zwei Gleichrichter 19 und 20 vorgesehen, von denen derIn the arrangement according to FIG. 2 is the one in FIG. I represented zero voltage switch as a two-position controller with 5 inputs for the supply of measured values. Corresponding parts are provided with the same reference symbols. Instead of the thyristor from FIG. I is in the embodiment according to FIG. 2 a triac 18 is used. The setpoint value is supplied in area 24 via resistors 2 ″, 2 ″ and 2 ^{1 ″.} It can consist of a sum or difference of several individual values, but must be positive in the end result in the sense of the plus and minus signs that are not bracketed. With reversed polarity, the actual value is supplied in area 25 via resistors 2 ^IV and 2 ^V. The circuit according to FIG. 2 is further improved in that a so-called slave circuit was added to the triac, which inevitably switches through a half-wave of the antiphase for every ignition initiated by the uni-function transistor. The slave circuit consists of a capacitor 23, a resistor 22 and a rectifier 21, which are connected in series in parallel with the load resistor 17. Furthermore, two rectifiers 19 and 20 are provided, of which the

in Gleichrichter 19 zwischen der Steuerelektrode des Triac 18 und dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des Impulsübertragers 15 liegt. Der Gleichrichter 20 liegt zwischen der Steuerelektrode und der Verbindung von Widerstnd 22 mit Gleichrichter 21. Nach der ersten Zündung des Triac wird der Kondensator 23 über den Widerstand 22 und den Gleichrichter 21 aufgeladen. Wird die Scheitelspannung überschritten, so entlädt sich der Kondensator 2J über den Widerstand 22, den Gleichrichter 20 und die Steuerstreck' des Triac. Der Gleichrichter 19 verhindert eine Fehlleirung des zweiten nachgeordneten Zündimpulses über die Sekundärwicklung des Übertragers 15.in rectifier 19 between the control electrode of the Triac 18 and one terminal of the secondary winding of the pulse transformer 15 is located. The rectifier 20 lies between the control electrode and the connection of resistor 22 with rectifier 21. After the first When the triac is triggered, the capacitor 23 is charged via the resistor 22 and the rectifier 21. If the peak voltage is exceeded, the capacitor 2J discharges through the resistor 22, the Rectifier 20 and the control path 'of the triac. Of the Rectifier 19 prevents the second from being misdirected downstream ignition pulse via the secondary winding of the transformer 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche;Claims; |. Nullspannungsschalter zur Durchschaltung von unbeschnittenen Halbwellen oder Wellenzügen der Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß ein über einen Widerstand (2) an einer Steuerspannung (1) liegender oder von einem eingeprägten Strom aufladbarer Kondensator (3) vorgesehen ist, der einerseits an die Emitterelektrode (E)und andererseits über einen Widerstand (5) an die erste Basis (B 1) eines Unijunktionstransistors (4, PUT)angeschlossen ist, daß an die zweite Basis (B2) des Unijunktionstransistors (4, PUT) die Netzspannung über einen Vorwiderstand (6) angeschaltet ist, die Ladespannung des Kondensators (3) derart bemessen ist, daß der Scheitelwert der Netzspannung größer als die Ladespannung des Kondensators ist, und daß ein zwischen den Widerstand (5) und der ersten Basis (B 1) angeschlossener, einen Thyristor oder eine doppelwegsteuerbare Diode (Triac) ansteuernder Verstärkertransistor (11) vorhanden ist|. Zero voltage switch for switching through uncut half-waves or wave trains of the mains voltage, characterized in that a capacitor (3) is provided which is connected to a control voltage (1) via a resistor (2) or can be charged by an impressed current, which is connected to the emitter electrode (E) on the one hand. and on the other hand connected via a resistor (5) to the first base (B 1) of a unijunction transistor (4, PUT) that the mains voltage is connected to the second base (B2) of the unijunction transistor (4, PUT) via a series resistor (6) is, the charging voltage of the capacitor (3) is dimensioned such that the peak value of the mains voltage is greater than the charging voltage of the capacitor, and that a thyristor or a full-wave controllable one connected between the resistor (5) and the first base (B 1) Diode (triac) controlling amplifier transistor (11) is present 2. Nullspannungsschalter nach Anspruch 1 in Anwendung auf einen Zweipunktregler mit Mitteln zum Vergleich von Sollwert im Istwert, dadurch gekennzeichnet, daß den Kondensator (3) mehrere Widerstände (2¹,2», 2'», 2^IV und 2^V) in Parallelanordnung vorgeschaltet sind, über die die Sollwert- bzw. Istwertspannungen oder -ströme dem Kondensator (3) zugeführt sind.2. Zero voltage switch according to claim 1 in application to a two-point controller with means for comparing the setpoint in the actual value, characterized in that the capacitor (3) has several resistors (2 ¹ , 2 », 2 '», 2 ^IV and 2 ^V ) in parallel are connected upstream, via which the setpoint or actual value voltages or currents are fed to the capacitor (3). 3. Nullspaniungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß d> . Unijunktionstransistor (4, PUT) über einen aus einer Zenerdiode (7) und einem Vorwiderstand (6) b-stehenden Spannungsteiler programmierbar ist.3. Zero voltage switch according to claim 1 and 2, characterized in that d>. Unijunction transistor (4, PUT) can be programmed via a voltage divider consisting of a zener diode (7) and a series resistor (6). 4. Nullspannungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Verstärkertransistors (11) über einen Kondensator (10) erfolgt.4. Zero voltage switch according to claim 1 to 3, characterized in that the control of the Amplifier transistor (11) takes place via a capacitor (10).