DE4019592C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wechsel­ strom-Einschaltbegrenzung eines mit einem Wechselstrom­ schalter in Reihe geschalteten induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät mit einer Phasenanschnittschal­ tung, durch die die Verbindung des induktivitätsbehaf­ teten Stromversorgungsgerätes mit der Netzwechselspan­ nung ab dem Einschaltmoment mit einem in seinem Absolutwert monoton ansteigenden Phasenanschnittwinkel herstellbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 27 46 845 bekannt, bei der mit ständigem Phasenanschnitt während einer Startzeit die Durchlaßwinkel der Spannung von kleinen Werten zu großen hin langsam verschoben werden. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sich die Remanenz des Transformators im Ruhezustand bei gleich­ artiger Polarität der Remanenz und des Spannungssignals immer mehr in die Sättigung verschiebt, so daß über aufeinanderfolgende angeschnittene Halbwellen sich ein Einschaltspitzenstrom aufsummiert.

Eine ähnliche Beschaltungsanordnung ist aus dem ELV- Journal 45, Mai/Juni 1986, Seite 1-4, bekannt. Hier wird im Einschaltmoment von einem verhältnismäßig kleinen Ansteuerwinkel und dementsprechend geringer Anlaufleistung ausgegangen und dieser Phasenanschnittwinkel vergrößert sich dann in einer typischen Zeit von 0,5 bis 2 Sekunden bis auf 180 Grad vor dem Nulldurchgang jeder Netzhalbwelle, was der vollen Leistung entspricht.

Solche bekannten Schaltungen sind insbesondere für Schweißtransformatoren oder ähnliche zu Resonanzen neigende Stromversorgungsgeräte unbrauchbar, da sich sehr schnell und unvermeidbar Einschaltspitzenströme, sogenannte Inrush-Ströme, aufintegrieren, die die Schaltungen zerstören können und das vorgeschaltete Sicherungselement auslösen. Auch Transformatoren mit hoher Induktionsdichte, wie z. B. spezielle Ringkerntrafos lassen sich mit dem einfachen Dimmverfahren nicht ohne Einschaltstoß einschalten.

Weiterhin treten bei den bekannten Schaltungen die Schaltkreise belastende oder sogar zerstörende Ein­ schaltspitzenströme bei sekundärseitig angeschalteten Lasten auf, die in ihrer Polarität unsymmetrisch sind.

Aus der DE 40 13 888 C1 (ältere Anmeldung) ist eine andere solche Schaltung bekannt, bei der mit bipolaren monoton wachsenden Anschnitten der vorbestimmte Anschnittwinkel angesteuert wird. Bei dem Auftreten eines Einschaltspitzenstroms wird in der auf den Einschaltspitzenstrom folgenden Halbwelle ein Anschnittwinkel zwischen 90 und 180 Grad eingestellt, der die Remanenz des induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät definiert setzt, so daß daraufhin der gewünschte Anschnittwinkel eingestellt werden kann. Diese Vorrichtung arbeitet mit bipolaren Anschnitten, so daß bei einer entsprechend gepolten Ausgangsremanenz des Versorgungsgerätes kein Einschaltspitzenstrom auftritt, dagegen bei der umgekehrten Polung ein kleinerer Einschaltspitzenstrom nicht ganz zu vermeiden ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die es gestattet, ein induktivitätsbehaftetes Stromversorgungsgerät im Dauerbetrieb mit angeschnittenen Netzhalbwellen zu speisen und zu gewährleisten, daß ein eine Sicherung zerstörender und die Schaltung gefährdender Einschaltspitzenstrom beim Einschalten des induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerätes sicher vermieden wird. Die Schaltung stellt also nicht nur Einschaltstrombegrenzung dar, sie verhindert die Einschaltstromspitze ganz und gar.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phasenanschnittschaltung die besagte Verbindung zuerst nur mit unipolaren Stromflußwinkeln herstellt, daß eine in Reihe mit dem induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät geschaltete Komparatorschaltung vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Phasenanschnitt­ schaltung verbunden ist, daß die Phasenanschnittschal­ tung bei einer Beaufschlagung mit einem von der Kom­ paratorschaltung erzeugten Primärkreis-Überstromsignal die Steuerelektrode des Wechselstromschalters für die zeitlich unmittelbar folgende entgegengesetzt gepolte Halbwelle und eine vorbestimmte Anzahl der unmittelbar nächsten folgenden Vollwellen mit einem Zündsignal von 150 bis 180 Grad beaufschlagt und daß in der Phasenanschnittschaltung für die der besagten Halbwelle und Vollwellen folgenden Halbwellen jeweils ein Zündsignal bei dem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel erzeugbar ist.

Durch die Verwendung von im Periodenabstand aufeinander folgenden, unipolaren angeschnittenen Halbwellen, deren Winkelwert entweder konstant gehalten wird oder der langsam anwächst, wird das induktivitätsbehaftete Stromversorgungsgerät unabhängig von der ursprünglichen Einschalt-Phasenlage und Lage der Remanenz im Trafo, langsam in eine definierte der Schaltung bekannte Lage der Remanenz gebracht, so daß nach einer von der Bauart des Stromversorgungsgerätes abhängigen Anzahl von angeschnittenen Halbwellen ein kleiner, die Schaltung nicht gefährdender Einschaltspitzenstrom als Antwort des Trafos, daß seine Remanenz richtig gesetzt ist auftritt, durch den in der Anschnittsteuerschaltung eine Zündspannung erzeugbar ist, mit der der Wechsel­ stromschalter der versorgungsspannungsgepufferten Phasenanschnittschaltung für die unmittelbar darauf folgende, entgegengesetzt gepolte Halbwelle zündbar ist. Durch diese auf einen kleinen Überstromimpuls folgende erste volldurchgeschaltete Halbwelle wird der Normalbetrieb des Trafos eingeleitet. Die Induktions- Verhältnisse entsprechen dabei zu diesem Zeitpunkt denen des stationären Betriebes. Nach einigen Perioden mit Vollwellenbetrieb stellt die Schaltung dann den gewählten Phasenwinkel für den Dimmbetrieb selbsttätig, mit fließendem Übergang ein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Signalkurven der Netzspannung sowie des Netzstromes bei dem Einschalten eines Trans­ formators mit einem bekannten Dimmer,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltstromspitzen auf der Primärseite des Transformators beim Dimmbe­ trieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 3 Signalkurven der Netzspannung sowie des Netzstromes bei dem Einschalten eines Trans­ formators mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt Verläufe der Netzspannung 10 und des primärseitigen Stroms 26 beim Einschalten eines Trans­ formators 1 mit einem Dimmer 2. Der Transformator 1 stellt ein mögliches induktivitätsbehaftetes Stromver­ sorgungsgerät dar, welches z. B. auch durch eine induk­ tive Last gebildet werden kann.

Der Dimmer 2 weist eine durch das Diagramm 3 darge­ stellte Rampenschaltung auf, durch die in der Zeit 4 die Spannung 5 von einem Wert Null auf einen vorbe­ stimmten Sollwert erhöht wird. Solche bekannten Dimmer­ schaltungen sind im Zusammenhang mit Transformatoren 1 insbesondere bei Niedervolt-Halogenbeleuchtungseinrich­ tungen im Einsatz. bei denen eine Netzspannung 5 von zum Beispiel 220 Volt über den Transformator 1 auf sekundärseitig zum Beispiel 24 Volt transformiert wird.

Der Dimmer 2 ist üblicherweise z. B. mit einer trägen 1,5 Ampere-Sicherung 7 und dem Transformator 1 in Reihe geschaltet, wobei zur Messung der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Meßkurven ein Strommeßgerät 8 in Reihe eingebunden ist und ein Spannungsmeßgerät 9 die Netz­ wechselspannung bzw. die primärseitige Transformator­ spannung erfaßt.

Die sinusförmige Kurve 10 zeigt die Netzwechselspan­ nung, die zu einem beliebigen Zeitpunkt 11 ausgeschal­ tet wird, der insbesondere auch mit dem Ende einer Halbwelle nicht zusammenfallen muß. In der Fig. 1 bedeutet die Schraffur zwischen Abszisse und der Kurve 10, daß die Netzspannung von dem Spannungsmeßgerät 9 erfaßt wird und somit an der primärseitigen Wicklung des Transformators 1 anliegt.

Nach dem zufälligen Zeitpunkt 11 des Ausschaltens der Netzspannung wird der Transformator 1 vor dem Ende der positiven Halbwelle 14 der Netzspannung eingeschaltet, welche zu einem Zeitpunkt 13 beginnt.

Die Hysteresekurve 15 des Transformators 1, d. h. das Induktions-Feldstärke-Diagramm, weist einen Punkt 15 auf, der die von dem Ausschalten 11 herrührende Remanenz anzeigt. In dem in der Fig. 1 dargestellten Fall weist der Transformator 1 eine positive Remanenz 16 auf. Die Rampenschaltung 3 im Dimmer 2 schaltet in der eingeschalteten Halbwelle 14 einen kleinen An­ schnittwinkel 17 auf den Transformator 1 durch. Der Anschnittwinkel 17 ist vor dem Übergang der positiven Halbwelle 14 in die negative Halbwelle 18 angeordnet. Dadurch wird die Remanenz 16 des Transformators 1 weiter in die positive Sättigung 19 verschoben. so daß ein kleiner Einschaltspitzenstrom 20 auftritt. Durch den in der negativen Halbwelle 18 auftretenden und gegenüber dem Anschnittwinkel 17 etwas größeren An­ schnittwinkel 21 wird die Remanenz an den Punkt 22 der Hysteresekurve 15 zurückverschoben. Der im Winkelwert in der nächsten positiven Halbwelle 14′ weiter anstei­ gende und damit in seiner Summe unsymmetrische An­ schnittwinkel 23 treibt den Transformator 1 in der nächsten positiven Halbwelle 14′ in die Sättigung der Remanenz 24, so daß ein großer Inrush oder Einschalt­ spitzenstrom 25 auftritt. Nach zwei weiteren Halbwellen 18′ und 14′′ ist wiederum ein Überschuß an positivem Phasenanschnittwinkel aus der Summe der Winkel 21′ und 23′ vorhanden, so daß ein noch größerer Inrush 25′ auftritt, der die Sicherung 7 des Transformators 1 zer­ stört. Dieses Ansprechen der Sicherung tritt bei einem Transformator 1 mit oder ohne angeschaltete Last auf, weil der Inrushstrom ein Blindstrom ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Vermeidung von Einschaltstromspitzen 25 beim Einschalten eines Strom­ versorgungsgerätes mit einem festen, vorgegebenen Anschnittwinkel, z. B. beim Aufdimmen eines Niedervolt- Halogen-Beleuchtungssystems oder dem Einschalten eines Schweißtrafos, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Netzspannung 5 speist ein vorteilhafterweise eisen­ loses Netzteil 31, welches die positive Betriebsspan­ nung 32 für die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung bereitstellt. Ein Steckkontakt 27 ist mit Schaltungs­ masse 34 verbunden. während der andere Steckkontakt 28 zum einen über einen Netzschalter 35 an das Netzteil 31 und zum anderen an die Primärwicklung 36 des Transfor­ mators 1 führt, an den sekundärseitig eine Last 37 angeschaltet ist.

Der zweite primärseitige Steckkontakt des Transforma­ tors 1 ist über einen Wechselstromschalter 38 in Ge­ stalt eines Triacs. an dessen Stelle auch zwei Thyri­ storen eingesetzt werden können, und einen Meßshunt 39, der z. B. einen Wert von 0,01 bis 0,1 Ohm aufweist, an Schaltungsmasse 34 gelegt.

Das Netzteil 31 erzeugt ein schnelles und dynamisches Netz-Ein-Erkennungssignal, welches an der Basis eines Transistors 40′ anliegt, der einen zu Emitter und Kollektor parallel geschalteten Kondensator 41 zwischen positiver Betriebsspannung 32 und Schaltungsmasse 34 schnellentlädt. Das Netz-Ein-Erkennungssignal, welches gewährleistet, daß der Wechselstromschalter erst einge­ schaltet wird, wenn alle Schaltungskomponenten eine gesicherte Stromversorgung aufweisen, ist ebenfalls ein Pegel-Eins-Signal, wenn die Spannungsvergleichsein­ richtung des Netzteils 31 eine Versorgungsunterspannung erkennt.

Die vom Netzteil 31 erzeugte positive Versorgungsspan­ nung 32 lädt den Kondensator 41 über den Widerstand 40, z. B. in 200 Millisekunden, gegen die Schaltungsmasse 34 auf. Somit liegt für die Aufladezeit des Kondensators 41 ein Pegel Null-Signal auf der Leitung 42 an. Das Pegel Null-Signal wird durch einen Inverter 43 in ein Netz-Ein-Signal 44 umgewandelt. Das Netz-Ein-Signal 44 liegt über einen Inverter 52 an einem Freigabe- und Sperreingang 45 einer Anschnittsteuerschaltung 46 an.

Die Anschnittsteuerschaltung 46 kann z.B. durch den integrierten Schaltkreis TCA 785 der Firma Siemens realisiert sein. Die Anschnittsteuerschaltung 46 ist über die Leitung 47 mit der Schaltungsmasse 34 und über die Leitung 47′ mit der positiven Betriebsspannung 32 verbunden. Der Steckkontakt 28 ist über den Hauptschal­ ter 35 und einen RC-Schaltkreis 48 mit dem Synchroni­ sationseingang 69 der Anschnittsteuerschaltung 46 verbunden.

Der RC-Schaltkreis 48, der insbesondere aus einer Parallelschaltung von einem Widerstand 48′ und einem Kondensator 48′′ aufgebaut ist, simuliert eine einige Winkelgrade vorauseilende Netzspannung an einem Syn­ chronisationseingang 69 der Anschnittsteuerschaltung 46, damit die Thyristorfreiwerdezeit am Ende jeder Netzhalbwelle kompensiert wird und deshalb das Zünd­ signal etwas vor der eigentlichen Netzhalbwelle endet.

In der Anschnittsteuerschaltung 46 ist ein Rampengene­ rator vorgesehen. Die maximale Spannung und das Abfall­ verhalten der z. B. in Sägezahnform vorliegenden Signal­ rampen ist mit dem Rampenwiderstand 49 und dem Rampen­ kondensator 49′einstellbar.

In der Anschnittsteuerschaltung 46 ist des weiteren ein Komparator vorgesehen, in dem kontinuierlich das Ram­ penspannungssignal mit einem auf der Steuerleitung 50 anliegenden Spannungssteuersignal verglichen wird.

Dieser Vergleich findet dann statt, wenn am Freigabe­ eingang 45 ein Pegel-Eins-Signal anliegt. Sobald das die Anschnittsteuerschaltung 46 auf der Steuerleitung 50 beaufschlagende externe Spannungssignal kleiner als die monoton wachsende Rampen- bzw. Sägezahnspannung wird, wird in einer positiven Halbwelle 14 der Netz­ wechselspannung 10 ein Schaltimpuls auf der positiven Schaltleitung 53 und in einer negativen Halbwelle 18 der Netzwechselspannung 10 ein Schaltimpuls auf der negativen Schaltleitung 54 ausgegeben.

Die Impulsdauer wird durch die Beschaltung der Impuls­ dauerlängensteuerleitung 55 mit Schaltungsmasse 34 derart definiert, das die Impulslänge immer bis zum Nulldurchgang der gerade anliegenden Halbwelle 14 oder 18 verlängert wird. Da mit den Schaltimpulsen auf den Leitungen 53 und 54 der Triac 38 gezündet wird und verhindert werden muß, daß ein noch im Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10 vorliegender Impuls auf den Leitungen 53 bzw. 54 den Triac zünden kann, ist der eine vorauseilende Netzspannung 10 simulierende RC- Schaltkreis 48 vor dem Synchronisationseingang der Anschnittsteuerschaltung angeordnet worden. Somit endet der auf den Leitungen 53 bzw. 54 anliegende Impuls sicher einige Grad vor dem jeweiligen Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10.

Die negative Schaltleitung 54 der Anschnittsteuerschal­ tung 46 ist mit einem Eingang eines ODER-Gatters 56 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 57 und/oder z. B. einen Optokoppler an die Steuer- und Zündelektrode 58 des Triacs 38 angeschlossen ist.

Das oben beschriebene Netz-Ein-Signal 44 beaufschlagt weiterhin einen Setzschalter 61, der mit seinem einen Schaltkontakt mit der positiven Versorgungsspannung 32 verbunden ist. Der andere Kontakt ist über einen Lade­ widerstand 62 und einen Kondensator 63 mit Schaltungs­ masse 34 verbunden. Der sich für eine Zeitdauer von z. B. 0,1 Sekunden Netz-Ein-Signal schließende Setz­ schalter 61 lädt über den Ladewiderstand 62 den Konden­ sator 63 auf, der sich danach wieder über den Entlade­ widerstand 64 entlädt. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes 63, 64 beträgt z. B. ca. 0,5 Sekunden. Somit liegt kurz nach dem Einschalten des Netzteiles 31 über die Leitung 66 eine positive Spannung auf der Steuerleitung 50 an, deren Signal in der Anschnittsteuerschaltung 46 mit dem Rampenspannungssignal verglichen wird.

Damit wird nach Freigabe 45 der Anschnittsteuerschal­ tung 46 der Triac 38 mit in seinem Winkel immer größer werdenden negativen Anschnitten gezündet, so daß das induktivitätsbehaftete Stromversorgungsgerät 1 langsam mit den unsymmetrischen, nur negativen Anschnitten in die Sättigung getrieben wird. Die Anschnitte könnten auch einen konstanten Winkelwert aufweisen. Dieser einfachere Schaltungsaufbau gewährleistet bei bestimm­ ten verlustreichen Transformatoren 1 unter Umständen nicht, das die einen kleinen Einschaltspitzenstrom 25 hervorrufende Sättigung 24 sicher erreicht wird.

Das Ausgangssignal des Sägezahngenerators weist eine positive Steigung auf, die vom Spannungswert null Volt beim Start der Rampe bis zu einer vorgegebenen Maximal­ spannung verläuft, bei welcher sie durch den nächsten Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10 wieder zurück­ gesetzt wird, der etwas vorauseilend am Synchronisati­ onseingang 69 der Anschnittsteuerschaltung 46 anliegt. Das auf der Leitung 66 anliegende Kondensatorspannungs­ signal fällt über mehrere Perioden ab. Im Analogkompa­ rator wird die Spannung des Kondensators 63 mit der jeweiligen Spannung der Rampe des Sägezahngenerators verglichen und, falls die Spannung des Sägezahngenera­ tors größer ist, ein Pegel Eins-Signal auf der Leitung 54 ausgegeben, welches zu einem Zündsignal über das ODER-Gatter 56 an der Steuerelektrode 58 für das Triac 38 führt, so daß ein stetig wachsender Anschnitt vor jedem zweiten Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10 entsteht.

Bei Erreichen der Sättigung 19′ des Transformators 1 tritt nach der nächsten angeschnittenen negativen Halbwelle ein Einschaltspitzenstrom 25 auf, der durch eine Spannungsmessung über dem Meßshunt 39 in dem negativen Stromwandler 88 erkennbar ist.

Der Ausgang des negativen Stromwandlers 88 ist über einen Widerstand 89 an einen Eingang eines Analogkom­ parators 92 angeschlossen. Der andere Eingang 90 ist über einen Spannungsteiler-Widerstand 91 an die positi­ ve Betriebsspannung 33 und über einen Spannungsteiler- Widerstand 91′ an Schaltungsmasse 34 angeschlossen. Der Analogkomparator 92 erzeugt nur dann ein positives Ausgangssignal, wenn der negative Stromwandler 88 ein genügend großes positives Signal abgibt. Diese Schwel­ len-Signalhöhe hängt von dem vorherbestimmten Verhält­ nis der Widerstände 91 und 91′ zueinander ab. Vorzugs­ weise ist das am Eingang 90 des Analogkomparators 92 anliegende Vergleichsspannungssignal derart einge­ stellt, daß am Ausgang des Analogkomparators 92 ein positives, auf einen kleinen Einschaltspitzenstrom hindeutendes Ausgangssignal dann anliegt, wenn im Primärkreis des Transformators 1 ein im Wert zwischen dem 2fachen und dem 10fachen des Nennstromes 26 liegen­ der Strom auftritt.

Der Ausgang 92′ des Analogkomparators 92 ist mit dem Setzeingang 93 eines Flip-Flop-Gliedes 51 verbunden, das durch die aufsteigende Signalflanke geschaltet wird. Der Ausgang 94 des Flip-Flop-Gliedes 51 ist mit dem Steuereingang eines Schalters 96 verbunden. Der Schalter 96 verbindet die Schaltungsmasse 34 über einen Widerstand 97 mit dem RC-Glied 63, 64. mit dem die Anschnittsteuerspannung festsetzbar ist. Durch Schlie­ ßen des Schalters 96 beim Auftreten eines Überstromes wird der Kondensator 63 schnellentladen. wodurch ein Zündsignal auf der positiven Schaltleitung 53 sofort zu Beginn der unmittelbar folgenden positiven Halbwelle anliegt, das einen Eingang eines UND-Gatters 95 beauf­ schlagt.

Gleichzeitig beaufschlagt das Pegel-Eins Ausgangssignal 94 des Flip-Flops 51 den anderen Eingang des UND-Gat­ ters 95, wodurch ein Pegel-Eins Ausgangssignal des UND- Gatters 95 an einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 56 anliegt, so daß das durchgeschaltete Pegel-Eins Signal den Triac 38 in der positiven Halbwelle 14 mit einem Winkel von 170 bis 180 Grad zünden kann.

Außerdem beaufschlagt das Netz-Ein-Signal 44 den Rück­ setzeingang 49 des Flip-Flop-Gliedes 51, so daß das oben beschriebene Remanenzsetzen jeweils nach jedem Netz-Ein- bzw. Unterspannungserkennungssignal des Netzteiles 31 bei Spannungswiederkehr durchführbar ist.

An dem invertierten Ausgang des Flip-Flops 51 ist eine Lumineszenzdiode 98 über einen Schutzwiderstand 98′ an Schaltungsmasse 34 beschaltet. Die Leuchtdiode 98 leuchtet als Hinweis für einen Benutzer, solange das Remanenzsetzen nicht stattgefunden hat.

Es kann ein weiterer in der Zeichnung nicht dargestell­ ter Sollwertschalter mit seinem einen Kontakt an ein Potentiometer angeschlossen sein, das zwischen der positiven Betriebsspannung 32 und der Schaltungsmasse 34 angeordnet ist. Dieser zusätzliche Setzschalter wird über ein Verzögerungsglied erst dann geschlossen, wenn das Remanenzsetzen durchgeführt wurde.

Dieser zusätzliche Dimm-Sollwertschalter ist über einen Widerstand in Reihe mit dem Kondensator 63 verbunden und umfaßt ein vom Bediener einstellbares Potentiome­ ter, mit dessen Hilfe die Spannung des Kondensators 63 zwischen der positiven Versorgungsspannung 32 und der Schaltungsmasse 34 einstellbar ist, so daß sich ein vom Bediener festgelegter Plateaubereich in der Spannung des Kondensators 63 ergibt, so daß in den folgenden Halbwellen immer der gleiche vorbestimmte und symmetri­ sche Anschnittwinkel verwendet wird, der zu dem ge­ wünschten gedimmten Zustand des Transformators 1 und der an diesem angeschlossenen Last führt.

Diese an einem Einphasennetztransformator vorgestellte Schaltung kann auf ein mehrphasiges induktivitätsbehaf­ tetes Stromversorgungsgerät erweitert werden, wobei mindestens in zwei weiteren Zweigen der Zweige: R, S und T jeweils in den durchgehenden Leitungen weitere Wechselstromschalter 38 vorgesehen sind, die vorzugs­ weise über potentialtrennende Optokoppler von jeweils einer eigenen Anschnittsteuerschaltung 46 angesteuert werden.

Die Fig. 3 zeigt Signalverläufe beim Einschalten des Transformators 1 mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Netzspannung 10 ist zu einem beliebigen, in der Zeichnung nicht darge­ stellten Zeitpunkt 11 abgeschaltet worden. Die Remanenz 16 ist dadurch beliebig positiv oder negativ gesetzt und wird durch die negativen, im Winkelwert monoton steigenden Anschnitte 17, 21 und 23 in die Sättigung verschoben, so daß die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung auf den kleinen Einschaltspitzenstrom 25 reagiert, da der Strom das 2fache des Nennstromes überschritten hat und einen großen positiven Anschnitt­ winkel 198 erzeugt, dem weiter große Winkel oder auch durch selbsttätige langsame Änderungen des großen Winkels auch wieder kleinere Anschnittwinkel folgen können. Anstelle dieser, durch den Komparator 89, 91, 91′ und 92 voreingestellte Schwelle des 2fachen des Nennstromes kann z. B. auch das 5fache des Nennstromes als Auslöseschwelle verwendet werden.

Die Transformator-Remanenz 1 war in der Fig. 3 im Prinzip nach dem zweiten negativen Anschnitt 21 richtig gesetzt, wobei der nachfolgende dritte negative An­ schnitt 23 dazu ausgenutzt wird, den kleinen Einschalt­ spitzenstrom 25′′ zu erzeugen, um mit dessen Hilfe in den Dauerbetrieb mit konstanten Anschnittwinkeln 197 für positive und negative Halbwellen 199 umschalten zu können.

Die in Fig. 3 abgebildeten unipolaren und größer wer­ denden Anschnitte 17, 21 und 23 weisen bis zur Er­ reichung des kleinen Einschaltspitzenstromes 25′′ eine schnell wachsende Asymmetrie auf. Wenn die Polarität des ersten Anschnittes der Remanenzpolarität entgegen­ gesetzt ist, wird die Remanenz in einer Vielzahl von Anschnitten definiert in die andere Sättigungsrichtung verschoben, wobei die langsam wachsenden Winkelwerte gewährleisten, daß die Sättigung trotz eventuell auf­ tretenden Leistungsverlusten sicher erreicht wird.

Ist jedoch die Polarität der durch den Zeitpunkt des Ausschaltens 11 gegebenen Remanenz und des ersten Anschnittes 17 gleich, so integrieren sich die Ein­ schaltströme sofort und schnell auf, so daß nach einer durch die Eigenschaften des Transformators 1 gegebenen sehr kleinen Anzahl von Anschnitten der Primärkreis­ strom 26 über den vorbestimmten Wert des Nennstromes hinausgeht und dieser Einschaltspitzenstrom 25′′ von z. B. des 2fachen des Nennstromes als die Meldung des Trafos verstanden wird, daß seine Remanenz nun in die Richtung des Stromes 25′′ gesetzt ist. Der sofort anschließend folgende Anschnitt mit einem großen Winkel und entge­ gengesetzter Polung führt dann zu Dauerbetrieb des Trafos. Dieser Anschnittwinkel 198 ist größer als 150° und kann auch die ganze positive Halbwelle, also 180°, umfassen.

Dieser durch ein an dem Setzschalter 96 eventuell ange­ schalteten Potentiometer voreinstellbare Anschnittwin­ kel 198 ist für den verwendeten Transformator 1 ty­ pisch.

Natürlich kann die Schaltung der Fig. 2 auch in einer entsprechend anders gepolten Weise aufgebaut werden, so daß der erste Anschnittwinkel 17 vor einem positiven Nulldurchgang einer negativen Halbwelle 18 auftritt und ein dementsprechend anders gepolter Einschaltspitzen­ strom 20 zum Ansprechen des Komparators zur Erzeugung der remanenzsetzenden Halbwelle führt. Diese Halbwelle mit dem Anschnittwinkel 198 ist dann entsprechend in einer positiven Halbwelle 14 angeschaltet. Das UND- Gatter 95 ist dann in die negative Schaltleitung 54 gelegt und der negative Stromwandler 88 durch einen positiven Stromwandler ersetzt.

Der Meßshunt 39 kann z. B. einen Widerstandswert von 0,1 Ohm aufweisen. Der Ladewiderstand 62 und der Widerstand 97 verfügen über einen Widerstand von z. B. 12 Ohm und der Entladewiderstand 64 über einen Widerstandswert von 1,2 Kiloohm, damit bei Vollast-Betrieb ohne Anschnitt keine Lücke im Strom 26 durch einen kleinen Anschnitt entsteht.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Wechselstrom-Einschaltbegrenzung eines mit einem Wechselstromschalter (38) in Reihe geschalteten induktivitätsbehafteten Stromversorgungs­ gerät (1) mit einer Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95), durch die die Verbindung des induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerätes (1) mit der Netzwechselspannung (6, 10) ab dem Einschaltmoment (17) mit einem in seinem Absolutwert monoton ansteigenden Phasenanschnittwinkel (17, 21, 23) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95) die besagte Verbindung nur mit unipolaren Stromflußwinkeln (17, 21, 23) herstellt, daß eine in Reihe mit dem induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät (1) geschaltete Komparatorschaltung (88, 92) vorgesehen ist, deren Ausgang (92′, 94) mit der Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95) verbunden ist, daß die Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95) bei einer Beaufschlagung mit einem von der Komparatorschaltung (88, 92) erzeugten Primärkreis-Überstromsignal (25′′) die Steuerelektrode (58) des Wechselstromschalters (38) für die zeitlich unmittelbar folgende entgegengesetzt gepolte Halbwelle (198) und eine vorbestimmte Anzahl der unmittelbar nächsten folgenden Vollwellen mit einem Zündsignal von 150 bis 180 Grad beaufschlagt und daß in der Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95) für die der besagten Halbwelle und Vollwellen (198) folgenden Halbwellen (199) jeweils ein Zündsignal bei dem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel (197) erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Phasenanschnittschaltung (46, 56, 95) eine im Ausgangsspannungswert zeitlich veränderliche Span­ nungsspeicherschaltung (63, 64) und einen Funktionsgene­ rator aufweist, wobei der Spannungswert (66) der Span­ nungsspeicherschaltung (63, 64) mit einer zur Netzwech­ selspannung (10) periodisch sich verändernden Rampen­ spannung des Funktionsgenerators in einem Komparator vergleichbar ist, und daß mit dem Komparator bei Gleichheit der beiden Spannungssignale ein Steuersignal auf einer der Polarität der Netzwechselspannung (10) entsprechenden und die Steuerelektrode (57) beaufschla­ genden Schaltleitungen (53 bzw. 54) erzeugbar ist, wobei in einer der beiden Schaltleitungen (53) eine Logikschaltung (51, 95) vorgesehen ist, die mit dem Ausgang der Komparatorschaltung (88, 92) verbunden ist und mit der diese Signalleitung so lange sperrbar ist, bis die Komparatorschaltung (88, 92) ein Überstromsignal (20) detektiert hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Dauerbetriebsschaltkreis vorgesehen ist, mit dem der Spannungspegel der Spannungsspeicherschal­ tung (63, 64) nach einem Primärkreis-Überstromsignal (20) derart setzbar ist, daß das Zündsignal des vorbe­ stimmten Phasenanschnittwinkels (197) im Komparator der Anschnittsteuerschaltung (46, 56, 95) erzeugbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Meßshunt (39) in Reihe mit dem Stromver­ sorgungsgerät (1) geschaltet ist, daß der Spannungsab­ fall über dem Meßshunt (39) mit der Komparatorschaltung (88, 92) erfaßbar ist, daß in der Komparatorschaltung (88, 92) der durch den Meßshunt (39) erfaßte Iststrom mit einem maximalen Sollstrom vergleichbar ist, bei dessen Überschreiten die Spannungsspeicherschaltung (63, 64) mit einem Setzschalter (96) auf den Phasen­ anschnittwinkel (198) setzbar ist und daß dieser Phasenanschnittwinkel (198) nach einigen Perioden beginnt, fließend zum Phasenanschnittwinkel (197) überzugehen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenschieber-Schalt­ kreis (48′, 48′′) zwischen dem Netzteil (31) und der Anschnittsteuerschaltung (46) vorgesehen ist, mit dem die Synchronisationsspannung der Ansteuerschaltung (46) der Netzspannung (10) vorauseilend einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Über­ stromsignals (25′′) der maximale Sollstrom zwischen dem 1fachen bis zum 10fachen des Nennstroms einstellbar (91, 91′) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromversorgungsgerät (1) ein Drehstromversorgungsgerät ist, und das für jeden oder mindestens zwei Zweige des Drehstromversor­ gungsgerätes jeweils ein Wechselstromschalter (38) zwischen dem Netz und dem Drehstromversorgungsgerät zwischengeschaltet ist.