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Transistorenumformerschaltung mit Schwingungserzeuger und Verstärkerstufen zum Umformen von Gleichspannung in Wechselspannung
EMI1.1
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, deren Fig. 1-5 Schalt- bilder von verschiedenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässenUmformerschaltung darstellen, wo- bei gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen auf ähnliche Einzelheiten hinweisen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l besteht die Umformerschaltung aus einem Schwingungserzeu- ger 2 und aus mindestens einem Leistungsverstärker 3, die durch eine Gleichspannungsstromquelle 1 ge- speist werden. Die Speisespannung des Schwingungserzeugers 2 wird gegen Spannungsschwankungen der
Stromquelle 1 durch die Reihenschaltung eines Stabilisators 5 und eines Vorschaltwiderstandes 6 stabilisiert, die zu denEinheiten 2 und 3 parallel geschaltet ist. Der Schwingungserzeuger 2 wird von der stabilisierten
Spannung über einen im Betrieb vollständig offenen Transistor 10 gespeist, so dass der durch ihn bedingte
Spannungsabfall vernachlässigbar ist.
Die zum Öffnen des Transistors 10 erforderliche Basissteuerspannung besteht aus zwei Komponenten.
Die eine Komponente ist die Spannung eines an den Wechselspannungsausgang 4 der Umformerschaltung angeschlossenen Transformators 7. Diese Spannung gelangt über einen Gleichrichter 8 über einen Span- nungsteiler 9 und einen Widerstand 11 auf die Basis des Transistors 10. Die andere Komponente entsteht am Vorschaltwiderstand 6 durch den den Stabilisator 5 durchfliessenden Strom, der sich proportional zu den Schwankungen der Stromquelle 1 ändert. Die beiden Spannungskomponenten sind gegeneinander ge- richtet. Dies bedeutet, dass die am Vorschaltwiderstand 6 auftretende Spannung aus der durch den Span- nungsteiler 9 gelieferten Spannung, die den Transistor 10 zu öffnen trachtet, subtrahiert wird.
Die am Spannungsteiler 9 auftretende Spannung nimmt mit zunehmendem Belastungsstrom am Aus- gang 4 ab. da der Leistungsverstärker 3 immer einen gewissen inneren Widerstand aufweist. Wenn der Wert der am Vorschaltwiderstand 6 auftretenden Spannung durch die am Spannungsteiler 9 eingestellte und mit
Zunahme des Belastungsstromes gleichzeitig abnehmende Spannung erreicht wird, d. h. ihr Unterschied praktisch auf Null sinkt, erhält die Basis des Transistors 10 keine Spannung. Der Transistor wird gesperrt, so dass auch die Schwingung und auch die Ausgangsspannung aufhören. Lediglich die am Vorschaltwiderstand 6 auftretende und den Transistor 10 sperrende Spannungskomponente bleibt bestehen.
Jene Belastungsstromstärke, bei welcher die Betätigung der Umformerschaltung durch die Schutzlage aufgehoben wird, ändert sich bei Spannungsschwankungen der die Umformerschaltung speisenden Speisestromquelle 1 nicht, da sowohl die am Vorschaltwiderstand 6, wie auch die am Spannungsteiler 9 auf- tretende Spannung sich proportional zur Spannung der Stromquelle ändert, so dass der Unterschied praktisch immer bei einem vorausbestimmten Belastungsstrom gleich Null wird.
Die wegen Überbelastung oder Kurzschluss stillgesetzt Umformerschaltung kann mittels eines Druckknopfes 14 wieder angelassen werden. Beim Niederdrücken des Druckknopfes 14 wird der Transistor 10 von einem Strom durchflossen, der praktisch gemäss einer durch eine Kapazität 12 und den Widerstand 11 bestimmten Zeitkonstante schnell abklingt und den Transistor 10 augenblicklich derart öffnet, dass eine Oszillation einsetzt, wobei am Ausgang 4 und am Spannungsteiler 9 eine Spannung auftritt, die den Transistor 10 bereits offen. hält. Sollte bei Zurückschaltung am Ausgang 4 noch eine Überbelastung oder ein Kurzschluss bestehen, so ist die am Spannungsteiler 9 auftretende Spannung zum Offenhalten des Transistors 10 ungenügend.
Eine Diode 15 verhindert, dass der beim Niederdrücken des Druckknopfes 14 den Transistor 10 durchfliessende Stromstoss durch den Spannungsteiler 9 überbrückt (geshuntet) wird.
Ein Widerstand 13, dessen Wert viel grösser ist als jener des Widerstandes 11, dient lediglich zum Entladen der Kapazität 12 nach Loslassen des Druckknopfes 14.
Eine Änderung des Ansprechniveaus der Schutzlage erfolgt durch Verstellung des Gleitkontakts des Spannungsteilers 9.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 liegt der Transistor 10 nicht im Speisestromkreis des Schwingungserzeugers 2. sondern eines Vorverstärkers 3a, der ähnlich wie der Schwingungserzeuger 2, durch eine stabilisierte Spannung gespeist wird und zwischen Leistungsverstärker 3 und Schwingungserzeuger 2 liegt.
Bei Überbelastung oder Kurzschluss verhält sich die Umformerschaltung wie das vorherige Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass nach Sperren des Transistors 10 der Schwingungserzeuger 2 der Umformerschaltung weiter arbeitet, die Umformung aber wegen Sperren des Vorverstärkers 3a aufgehoben wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt.
Hier ist der Leistungsverstärker 3 über einen Transformator 16 an den Ausgang 4 angeschlossen. Die zur Betätigung der Schutzanlage erforderliche Signalspannung wird hier entweder unmittelbar vom strichpunktiert dargestellten Ausgang 4, oder zwecks galvanischer Trennung von Eingang und Ausgang einer hiefür vorgesehenen Wicklung 17 geeigneter Spannung entnommen.
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Um die Welligkeit der vom Transformator 7 (Fig. 1) oder von der Spule 17 (Fig. 2) zurückgeleiteten
Spannung nach dem Gleichrichter 8 zu verringern, kann in den Gleichrichter ein Filterstromkreis aus R,
L und C Gliedern eingebaut werden. In der Fig. 3 ist beispielsweise auch ein durch gestrichelte Linien dar- gestelltesRC-Filter eingezeichnet, das aus einem Widerstand 18 und einer Kapazität 19 besteht.
Da aber die Schnelligkeit des Ansprechens durch Filterkreise umgekehrt zur Grösse ihrer Zeitkonstanten beeinflusst wird, d. h. bei Vergrösserung der Filterstromkreiszeitkonstante die Betätigung der Umformerschaltung nach immer grösser werdender Verlängerung aufhört, ist bei strengeren Bedingungen zweckmässiger die Wellig- keit der zurückgeleitetenSpannung mittels einer phasenverschiebenden Brückenschaltung durch Umwandlung der Spannung des Transformators 7 oder der Wicklung 17 in eine Mehrphasenspannung zu verringern.
InFig. 4 z. B. ist ein Ausführungsbeispiel einer phasenverschiebenden Brückenschaltung mit RC-Glie- dern zur Verringerung der Welligkeit dargestellt, bei welcher die eingehende Einphasenspannung in eine
Zweiphasenspannung umgewandelt wird. Hier weist die Sekundärwicklung des Transformators 7 oder die
Wicklung 17 eine Mittelanzapfung auf. Die Spannung der Spule 17 wird durch Dioden 20 und 21 unmittelbar und durch Dioden 22 und 23 nach Verschiebung der Phasenlage der Spannung durch eine aus Widerständen 24, 25 und Kapazitäten 26. 27 bestehende Brückenschaltung um 900 gleichgerichtet.
Beim Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässenUmformerschaltung gemäss Fig. 5 wird die Ausgangsspannung mit der vollenEingangsspannung derart verglichen, dass der Schwingungserzeuger 2 oder die Verstärkerstufe 3. deren Betätigung bei Überbelastung oder Kurzschluss aufgehoben werden soll, im Emitterkreis des Transistors 10 vorgesehen ist. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Vorverstärker 3a, der hier z. B. vom Eingang 1 unmittelbar gespeist wird, im Emitterkreis des Transistors 10 angeordnet. Die zum Öffnen des Transistors 10 erforderliche Basisspannung besteht auch hier aus zwei Komponenten.
Die eine Komponente besteht aus der Spannung. die in einer der vorher beschriebenen Weisendem Ausgang 4 entnommen und durch den Gleichrichter 8 gleichgerichtet, ferner auf eine der beschriebenen Arten eventuell gefiltert wird und deren Grösse durch den Spannungsteiler 9 eingestellt werden kann. Die andere Komponente besteht aus einer Spannung, die der Eingangsspannung proportional ist und am Lastwiderstand im Emitterkreis des Transistors 10, d. h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel am Vorverstärker 3a auftritt, der den Transistor 10 abzusperren trachtet.
Die beiden Komponenten der Steuerspannung sind gegeneinander gerichtet. Dies bedeutet, dass die am Vorverstärker 3a als Lastwiderstand auftretende Spannung von der durch den Gleichrichter 8 gelieferten Spannung subtrahiert wird. Wenn die Spannung des Gleichrichters 8, die mit der Zunahme des Belastungsstromes gleichzeitig abnimmt, der am Vorverstärker 3a als Belastung auftretenden Spannung gleich wird, beginnt der Transistor 10 zu sperren, wobei der den Transistor 10 durchfliessende Strom abzunehmen beginnt. Infolgedessen nehmen auch die am als Belastung wirkenden Vorverstärker 3a auftretende Spannung und die Ausgangsspannungen der durch den Vorverstärker 3a angetriebenen weiteren Stufen (wie z. B. beim dargestellten Ausführungsbeispiel die am Ausgang 4 des Leistungsverstärkers 3 erscheinende Spannung) ab.
Dies hat zur Folge. dass der Transistor 10 über den Gleichrichter 8 eine noch geringere Spannung erhält und stärker absperrt. Somit geht das Sperren des Transistors 10 und das Aufhören der Umformung lawinenartig vor sich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Transistorenumformerschaltung mit Schwingungserzeuger und Verstärkerstufen zum Umformen von Gleichspannung in Wechselspannung, wobei im Speisestromkreis des Schwingungserzeugers oder einer Verstärkerstufe ein Transistor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung verglichen und beim Verschwinden des Unterschiedes zwischen den beiden Spannungen der Transistor durch eine Steuerspannung gesperrt wird.