DE1048946B

DE1048946B - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einem Verbraucher mit insbesondere induktiver Blindwiderstandskomponente mittels eines Transistors

Info

Publication number: DE1048946B
Application number: DES54408A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Ludwig Ha Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-07-19
Filing date: 1957-07-19
Publication date: 1959-01-22

Description

In der Schaltungstechnik, insbesondere bei Fernmeldeanlagen, tritt häufig die Aufgabe auf, die Leistungszufuhr zu einem Verbraucher zu steuern, der außer einem Wirkwiderstand auch einen nennenswerten Blindwiderstand besitzt. Um mit möglichst S kleiner Steuerleistung sehr kurze Schaltzeiten für die Leistungszufuhr und möglichst geringe Spannungsoder Stromverluste in den die Steuerung bewirkenden Mitteln zu erzielen, finden in zunehmendem Maße Transistoren Verwendung, die Kontakten gegenüber den Vorteil praktisch trägheitslosen Arbeitens und Hochvakuum- und Gasentladungsröhren gegenüber den Vorteil kleiner Spaninungsverluste besitzen. Wenn möglich, wird dabei der Transistor in Emitterschaltung betrieten, da diese den kleinsten Steuer-Ieistungsbedarf aufweist.

Ohne weiteres ist die Verwendung eines Transistors zu einem derartigen Zweck dann möglich, wenn der Verbraucher ein reiner Wirkwiderstand ist; in diesem Fall muß der Transistor nur den tatsächliehen Leistungsbedarf des Verbrauchers zu übertragen in der Lage sein. Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn der Verbraucher außer seinem Wirkwiderstand auch einen nennenswerten Blindwiderstand besitzt; hier sind außer der durch den Wirkwiderstand bestimmten Leistungsaufnahme des Verbrauchers auch die durch den Blindwiderstand gegebenen Einschalt- und Ausschaltvorgänge zu berücksichtigen. Wenn, wie es in den meisten Fällen, insbesondere bei Fernmeldeanlagen, zutrifft, der Verbraucher einen induktiven Blindwiderstand besitzt, so tritt bei plötzlichem Anschalten der Leistung· an den Verbraucher an diesem zunächst ein hoher, durch den Scheinwiderstand gegebener Spannungsabfall auf, der dann entsprechend der Zeitkonstante, die der Anordnung zu eigen ist, auf den durch den Wirk widerstand gegebenen Spannungsabfall zurückgeht. Bei plötzlicher Abschaltung der Leistung vom Verbraucher tritt an diesem eine Spannungsspitze auf, in der sich die frei werdende Blindleistung äußert und die um so höher ist, je schneller-die Abschaltung der ursprünglich zugeführten Leistung erfolgt. Wenn die Steuerung der Leistungszufuhr mittels eines Transistors in der vorteilhaften Emitterschaltung durchgeführt wird, so tritt die Spannungsspitze zwischen Emitter und Kollektor auf, wobei ihre Amplitude in fast allen Fällen das für Transistoren zulässige Maß überschreitet. Um die Spannungsspitze zu unterdrücken, ist es bereits bekannt, dem Verbraucher einen Kondensator oder einen Richtleiter parallel zu schalten. Diese beiden Maßnahmen sind aber, besonders wenn der Verbraucher Teil einer komplizierten Anlage ist und seine Leistungsaufnahme mittels mehrerer Mittel gesteuert wird, in vielen Fällen unzweckmäßig oder Schaltungsanordnung zur Steuerung

der Leistungszufuhr zu einem Verbraucher mit insbesondere induktiver

Blindwiderstandskomponente

mittels eines Transistors

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Ludwig Hartmuth, München,
ist als Erfinder genannt worden

unbrauchbar. In diesen Fällen zwingt das Auftreten solcher Spannungsspitzen zur Herabsetzung der Betriebsspannung, zu einschränkenden Bedingungen finden Verbraucher usw. und damit zu einem Abgehen von der sonst optimalen Dimensionierung.

Diesen Nachteil von Anordnungen, bei denen die Leistungszufuhr zu einem Verbraucher mit insbesondere induktiver Blindwiderstandskomponente mittels eines in Emitterschaltung betriebenen Transistors gesteuert wird, vermeidet die erfindungsgemäße Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen die Basis des Transistors und einen zur Zuführung der Steuerleistung dienenden Sfceuereingang eine Reihenschaltung von zwei Widerständen eingefügt ist, deren Verbindungspunkt kapazitiv belastet ist.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung dargestellt. Der emitterseitig an den positiven Pol + U einer Betriebsspannungsquelle angeschaltete pnp-Transistor T dient zur Steuerung eines Relais A, das zwischen seinen Kollektor und den negativen Pol —U der Betriebsspannungsquelle geschaltet ist. Die Basis des Transistors T ist über eine Reihenschaltung von zwei Widerständen Rl und 2?2 an einen zur Zuführung der Steuerleistung dienenden Steuereingang α geführt; der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände Rl und RI ist über einen Kondensator C beispielsweise an den positiven Pol + U der Betriebsspannungsquelle geschaltet.

Im Ruhezustand der Anordnung besitzt der Steuereingang α ein Potential, das einen Stromnuß in den Transistor T verhindert und diesen damit sperrt, womit sich auch das Relais A in Ruhelage befindet. Um

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Claims

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das Relais zu erregen, muß das Potential des Steuer- ponente auftretende Einschaltspannungsspitze wenig einganges α so weit nach negativen Werten verlagert ausgeprägt und ihr Auftreten im allgemeinen nicht werden, daß ein Steuerstrom fließen kann. Dieser nachteilig ist, ist die Verzögerung, mit der der Tran-Steuerstrom, der von der an den Steuereingang α an- sistor bei vorstehend erläuterter Anordnung leitend geschalteten Quelle geliefert wird, dient nun nicht 5 wird, im allgemeinen ohne Bedeutung, wenn nicht eine nur zur EntSperrung des Transistors T, sondern auch bestimmte Anzugsverzögerung des Relais herbeizur Umladung des Kondensators C und wird zur geführt werden soll. In Fällen, in denen eine solche Steuerung des Transistors in dem Maße zunehmend Anzugsverzögerung unerwünscht ist, kann zweckwirksam, wie der zur Umladung des Kondensators C mäßig von einer Abwandlung der in der Figur darbenötigte Strom abnimmt. Da diese Umladung mit io gestellten Anordnung Gebrauch gemacht werden. Bei der durch die Kapazität des Kondensators C und den dieser Abwandlung ist der Widerstand Rl durch Widerstandswert des Widerstandes Rl gegebenen einen Richtleiter ersetzt, dessen Kathode an den Zeitkonstante verzögert erfolgt, wird auch der Tran- Steuereingang α geschaltet ist. Bei Zuführung eines sistor T verzögert in den stromführenden Zustand ge- zur Steuerung des Transistors T dienenden Stromes steuert. Durch den verzögerten Anstieg des Kollektor- 15 wird bei dieser Anordnung der Kondensator C über stromes des Transistors, der zur Erregung des Relais A den geringen Durohlaßwiderstand des Richtleiters dient, wird die Ausbildung einer Einsdialtspannungs- schlagartig umgeladen; dementsprechend wird auch spitze am Relais A, wie sie bei nennenswertem Innen- der Basis des Transistors praktisch unverzögert der widerstand der Betriebsspannaingsquelle möglich ist, Steuerstrom zugeführt, womit die Steuerung des weitgehend vermieden. 20 Transistors in den stromführenden Zustand und die

Solange das Relais A in erregtem Zustand gehalten Erregung des Relais ohne nennenswerte Verzögerung werden soll, muß dem Steuereingang α ein Steuer- erfolgt. Unter dem Einfluß des Widerstandes R2 ist strom zugeführt werden. Dieser Steuerstrom erzeugt auch bei dieser Anordnung das Potential, auf das der an. den Widerständen Rl und R2 Spannungsabfälle¹, Kondensator C aufgeladen wird, höher als das so daß das Potential des Verbindungspunktes dieser 25 Emitterpotential des Transistors. Nach Abschaltung beiden Widerstände und damit das Potential, auf das des Steuerstromes·, der von der Quelle geliefert wird, der Kondensator C aufgeladen ist, einen höheren die an den Steuereingang α angeschaltet ist, liefert negativen Wert besitzt als die Basis des Tran- der Kondensator C auch hier noch Strom zum Transistors T. sistor nach, bis er seinen ursprünglichen Ladezustand

Zur Beendigung der Erregung des Relais A wird 30 wieder erreicht hat. Damit wird auch hier die verdas Potential des Steuereinganges a, wieder' auf seinen zögerte Sperrung des Transistors und die damit ver-Ruhewert gebracht, womit der Steuerstrom, der von bundene, weitgehende Unterdrückung der Ausschaltder an den Steuereingang α angeschalteten Quelle zum spannungsspitze am Relais A erreicht.
Transistor geliefert wird, zu fließen aufhört. Dagegen Für die Zeitkonstante, nach der die Umladung des liefert der Kondensator C über Widerstand R2 noch 35 Kondensators C erfolgt, ist hier die Kapazität dieses Strom zum Transistor T nach und verzögert dessen Kondensators und der Widerstandswert des WiderSperrung, bis er etwa wieder den vor der Erregung Standes R2 maßgeblich, da der Richtleiter entdes Relais innegehabten Ladezustand erreicht. Der sprechend der an ihm liegenden Potentialdifferenz Widerstand R2 verhindert dabei eine schlagartige gesperrt ist. Bei dieser abgewandelten Anordnung Umladung des Kondensators C über den Tran- 40 bleibt also die Verzögerung bei Beendigung der Leisistor T, während der Widerstand R1 die gleiche stungszufuhr voll erhalten, während die Verzögerung Wirkung bezüglich der an den; Steuereingang α ange- bei Beginn der Leistungszufuhr praktisch zum Verschalteten Quelle hat. Für die Verzögerung der Sper- schwinden gebracht ist.

rung des Transistors T ist die Zeitkonstante maß- In beiden vorstehend erläuterten Ausführungs-

geblich, die durch die Kapazität des Kondensators C 45 beispielen sind pnp-Transistoren angegeben. Ohne

und die Widerstandswerte der Widerstände Rl und weiteres können in der erfindungsgemäßen Anord-

J? 2 gegeben ist. Entsprechend dem verzögerten Ab- nung auch npn-Transistoren Verwendung finden, wo-

klingen des der Basis des Transistors zugeführten bei dann die Spannungsquelle und der gegebenenfalls

Stromes nimmt auch der durch das Relais A fließende an die Stelle des Widerstandes R1 tretende Richt-

Kollektorstrom des Transistors verzögert ab. Damit 50 leiter umzupolen sind,
wird die Ausbildung einer Spannungsspitze an der

Relaisspule A und somit auch an der Emitter- Patentansprüche·
Kollektor-Strecke des Transistors so weit unterdrückt, daß eine Gefährdung des Transistors nicht 1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leimehr auftritt. Damit ist die erwünschte Freizügigkeit 55 stungszufuhr zu einem Verbraucher mit insbesonin der Dimensionierung erreicht. dere induktiver Blindwiderstandskomponente mit-

Die in vorstehend beschriebener Weise erzielte Ver- tels eines in Emitterschaltung betriebenen Tranzögerung der Leistungszufuhr zu einem Verbraucher sistors, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die kann vorteilhaft auch dann Anwendung finden, wenn Basis des Transistors (T) und einen zur Zufühder Verbraucher eine kapazitive Blindwiderstands- 60 rung der Steuerleistung dienenden Steuereingang komponente besitzt. In diesem Fall verhindert die (a) eine Reihenschaltung von zwei Widerständen Verzögerung den bei derartigen Verbrauchern auf- (Rl, R2) eingefügt ist, deren Verbindungspunkt tretenden Einschaltstromstoß, der bei Dimensionie- kapazitiv (C) belastet ist.

rung des Transistors entsprechend der vom Ver- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dabraucher aufgenommenen Wirkleistung zu einer 65 durch gekennzeichnet, daß als an den Steuer-Überlastung des Transistors führen kann. eingang (d) angeschalteter Widerstand (R 1) ein

Da die bei plötzlicher Leistfungszufuhr zu einem Widerstand verwendet ist, dessen Widerstands-Verbraucher mit induktiver Blindwiderstandskom- wert polaritätsabhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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