Die Erfindung betrifft eine Funkenlöschschaltung für eine Kontaktstelle, die in Reihe mit einer Gleichstromquelle und einer induktiven Last liegt.
Funkenlöschschaltungen vernichten beim Öffnen der Kontaktstelle die in der Induktivität gespeicherte Energie, so dass sie möglichst keine Lichtbogen oder Glimmentladungen über den Kontakten erzeugt. die einen Kontaktabbrand bewirken.
Zu diesem Zweck werden insbesondere Halbleiterdioden verwendet, welche die im Schalter entstehende Spannung auf einen Wert begrenzen, welcher nur wenig über der Speisespannung liegt. Mit einer solchen Anordnung lässt sich der Abstand an den Kontakten zwar wesentlich verringern, jedoch nicht vollständig vermeiden. da schon bei sehr geringen Kontaktabständen die volle Speisespannung am Kontakt liegt.
Die erfindungsgemässe Funkenlöschschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Kontaktstelle ein den Spannungsanstig an seinen Klemmen begrenzender Zweipol liegt, dass der Zweipol einen über einen Kondensator rückgekoppelten Verstärker enthält, dessen Ausgang an die Klemmen des Zweipols und dessen Eingang über einen Widerstand an das Bezugspotential des Verstärkers angeschlossen ist.
Diese Schaltungsanordnung bewirkt, dass bei der Öffnung der Kontaktstelle die Spannung an dieser eine bestimmte, durch die Schaltung gegebene und von der Last fast unabhängige Anstiegsgeschwindigkeit enthält. Diese kann so gewählt werden, dass zwischen den Kontakten beim Öffnen keine Funkenbildung auftritt. Dadurch erreichen die Kontakte eine bisher beim Schalten einer induktiven Last nicht erzielte Lebensdauer.
Im folgenden wird anhand der Figur eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise beschrieben.
Die einzige Figur zeigt einen Stromkreis mit einer Gleichstromquelle 1. einer induktiven Last. zum Beispiel einem Relais 2, und einer Kontaktstelle 3. welcher ein Relaiskontakt sein kann.
Parallel zur Kontaktstelle 3 liegt an den Punkten 4 und 5 ein Zweipol. Dieser enthält einen Verstärker, nämlich eine Darlington-Schaltung mit den Transistoren 6 und 7 und einem Emitterwiderstand 8 des Transistors 7. Die Kollektoren der Transistoren sind mit dem Punkt 4, die Emitter mit dem Punkt 5 verbunden. Zwischen den Punkten 4 und 5 liegt ferner ein Spannungsteiler bestehend aus einem Kondensator 8 und einem Widerstand 10. Der Abgriff 11 des Spannungsteilers ist über einen Widerstand 12 mit dem Steuereingang 13 der Darlington-Schaltung verbunden. Eine Diode 14 liegt zwischen dem Steuereingang der Darlington-Schaltung und dem Emitter des Transistors 6: ihre Durchlassrichtung ist entgegengesetzt zu der der Basis-Emitterstrecke der Transistoren.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist die folgende: Ist die Kontaktstelle während genügend langer Zeit geschlossen, so befinden sich alle Punkte der Schaltung auf dem Potential der Klemme 4. Wird die Kontaktstelle 3 geöffnet, sinkt die Spannung an Punkt 5 um etwa 2 Volt gegenüber Punkt 4.
Dieser Spannungsabfall entspricht im wesentlichen der Basis-Emitterspannung an der Darlington-Verstärkerschaltung. Die Transistoren 6 und 7 leiten und übernehmen den bisher durch die Kontaktstelle 3 fliessenden Strom. Die Spannung über den offenen Kontakten steigt im gleichen Masse an, wie der Kondensator 9 geladen wird. Diese geschieht fast ausschliesslich über den Widerstand 10, an dessen Klemmen eine konstante Spannung liegt, so dass der Spannungsanstieg linear mit der Zeit erfolgt. Die Verstärkung der Darlington-Schaltung ist so gross, dass der Strom durch Widerstand 12 zu vernachlässigen ist.
Die Steilheit des Spannungsanstiegs du/dt am Kondensator und damit auch an den Zweipolklemmen 4 und 5 ist gegeben durch i/C, worin i den Strom durch den Widerstand 10 und C die Kapazität des Kondensators 9 darstellt. Die Steilheit wird so gewählt, dass die zulässige Kollektor-Emitter Spannung des Transistors 7 und die gewünschte Abfallverzögerung nicht überschritten wird.
Die Spannung zwischen den Klemmen 4 und 5 steigt an, bis der Strom in der Induktivität 2 verschwindet und geht schliesslich auf den Wert der Batteriespannung V. Der Kondensator C ist ebenfalls auf diese Spannung geladen und die Transistoren 6 und 7 schalten ab.
Schliesst die Kontaktstelle, so wird der Kondensator 9 über die Kontaktstelle 3, Diode 14 über Widerstand 12 in Parallelschaltung zu Widerstand 10 schnell entladen. Die schnelle Entladung ist wichtig, damit bei einer Wideröffnung der Kontaktstelle infolge von Prellungen der Kondensator bereits weit genug entladen ist, um eine Funkenlöschung in der vorhin beschriebenen Weise zu bewirken. Die Diode 14 verhindert, dass an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 7 eine zu hohe Sperrspannung auftritt. Die Widerstände 10 und 12 begrenzen den Entladestrom auf einen für die Kontaktstelle 3 unschädlichen Wert.
Die Wirkung der Schaltung beruht darauf, dass der Kondensatorentladestrom beim Kontaktabschluss sehr klein sein kann, weil der Ladestrom bei der Kontaktöffnung durch den Verstärker vervielfacht wird.
PATENTANSPRUCH
Funkenlöschschaltung für eine Kontaktstelle, die in Reihe mit einer Gleichstromquelle und einer induktiven Last liegt, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Kontaktstelle ein den Spannungsanstieg an seinen Klemmen begrenzender Zweipol liegt, dass der Zweipol einen über einen Kondensator rückgekoppelten Verstärker enthält, dessen Ausgang an die Klemmen des Zweipols und dessen Eingang über einen Widerstand an das Bezugspotential des Verstärkers angeschlossen ist.
UNTERANSPRUCH
Funkenlöschschaltung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker mindestens einen Transistor enthält, dessen Steuereingang mit dem Verstärkereingang über einen Widerstand und mit dem Bezugspotential des Verstärkers über eine Diode verbunden ist.
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The invention relates to a spark extinguishing circuit for a contact point which is in series with a direct current source and an inductive load.
Spark extinguishing circuits destroy the energy stored in the inductance when the contact point is opened, so that it does not generate any arcs or glow discharges over the contacts. which cause contact erosion.
For this purpose, semiconductor diodes in particular are used which limit the voltage generated in the switch to a value which is only slightly above the supply voltage. With such an arrangement, the distance at the contacts can be reduced significantly, but not completely avoided. because the full supply voltage is applied to the contact even with very small contact distances.
The spark extinguishing circuit according to the invention is characterized in that parallel to the contact point there is a two-pole limiting the voltage rise at its terminals, that the two-pole contains an amplifier that is fed back via a capacitor, its output to the terminals of the two-pole and its input via a resistor to the reference potential of the amplifier connected.
This circuit arrangement has the effect that, when the contact point is opened, the voltage at this contains a certain rate of increase given by the circuit and almost independent of the load. This can be selected so that no sparking occurs between the contacts when they are opened. As a result, the contacts achieve a service life not previously achieved when switching an inductive load.
In the following, an embodiment of the invention is described by way of example with reference to the figure.
The single figure shows a circuit with a direct current source 1. an inductive load. for example a relay 2, and a contact point 3. which can be a relay contact.
Parallel to contact point 3 there is a two-pole connection at points 4 and 5. This contains an amplifier, namely a Darlington circuit with the transistors 6 and 7 and an emitter resistor 8 of the transistor 7. The collectors of the transistors are connected to point 4, the emitters to point 5. A voltage divider consisting of a capacitor 8 and a resistor 10 is also located between points 4 and 5. The tap 11 of the voltage divider is connected to the control input 13 of the Darlington circuit via a resistor 12. A diode 14 is located between the control input of the Darlington pair and the emitter of transistor 6: its forward direction is opposite to that of the base-emitter path of the transistors.
The operation of the circuit arrangement is as follows: If the contact point is closed for a sufficiently long time, all points of the circuit are at the potential of terminal 4.If contact point 3 is opened, the voltage at point 5 drops by about 2 volts compared to point 4 .
This voltage drop essentially corresponds to the base-emitter voltage on the Darlington amplifier circuit. The transistors 6 and 7 conduct and take over the current flowing through the contact point 3 up to now. The voltage across the open contacts increases to the same extent as the capacitor 9 is charged. This happens almost exclusively via the resistor 10, at the terminals of which there is a constant voltage, so that the voltage increase occurs linearly over time. The amplification of the Darlington pair is so great that the current through resistor 12 can be neglected.
The steepness of the voltage rise du / dt on the capacitor and thus also on the two-pole terminals 4 and 5 is given by i / C, where i represents the current through the resistor 10 and C the capacitance of the capacitor 9. The slope is chosen so that the permissible collector-emitter voltage of the transistor 7 and the desired drop-out delay are not exceeded.
The voltage between terminals 4 and 5 rises until the current in the inductance 2 disappears and finally goes to the value of the battery voltage V. The capacitor C is also charged to this voltage and the transistors 6 and 7 switch off.
If the contact point closes, the capacitor 9 is quickly discharged via the contact point 3, diode 14 via resistor 12 in parallel with resistor 10. The rapid discharge is important so that if the contact point is reopened as a result of bruises, the capacitor is already sufficiently discharged to cause spark quenching in the manner described above. The diode 14 prevents an excessively high reverse voltage from occurring at the base-emitter path of the transistor 7. The resistors 10 and 12 limit the discharge current to a value that is harmless to the contact point 3.
The effect of the circuit is based on the fact that the capacitor discharge current when the contact is terminated can be very small, because the charging current is multiplied by the amplifier when the contact is opened.
PATENT CLAIM
Spark extinguishing circuit for a contact point which is in series with a direct current source and an inductive load, characterized in that parallel to the contact point there is a two-pole limiting the voltage rise at its terminals, that the two-pole contains an amplifier which is fed back via a capacitor and whose output is at the terminals of the dipole and whose input is connected to the reference potential of the amplifier via a resistor.
SUBClaim
Spark extinguishing circuit according to claim, characterized in that the amplifier contains at least one transistor, the control input of which is connected to the amplifier input via a resistor and to the reference potential of the amplifier via a diode.
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