DE1199874B

DE1199874B - Transistor-Wechselrichter oder -Wechselgleichrichter

Info

Publication number: DE1199874B
Application number: DEK36175A
Authority: DE
Inventors: Hermann Sturm
Original assignee: Kupfer Asbest Co
Current assignee: Kupfer Asbest Co
Priority date: 1958-11-08
Filing date: 1958-11-08
Publication date: 1965-09-02

Description

Transistor-Wechselrichter oder -Wechselgleichrichter -Die Erfindung bezieht sich auf Wechselrichter und Wechselgleichrichter mit Transistoren, welche die Aufgabe haben, Gleichstrom in Wechselstrom bzw. Gleichstrom gegebener Spannung in solchen anderer Spannung umzuformen. Solche Umformungsgeräte finden häufig Verwendung für den Betrieb von Rundfunk- und Fernsehgeräten sowie von Tonbandgeräten, wenn ein Lichtnetz nicht zur Verfügung steht. In diesem Falle werden derartige Geräte unter Zwischenschaltung eines Wechselrichters oder Wechselgleichrichters aus einer Batterie, wie z. B. Starterbatterie eines Kraftfahrzeuges oder der Versorgungsbatterie eines Schiffes, betrieben. Als nachteilig hat es sich hierbei erwiesen, daß solche Geräte naturgemäß häufig ein- und ausgeschaltet werden müssen, wobei die Ein- und Ausschaltung nicht am -Gerät selbst, sondern am vorgeschalteten Wechselrichter oder Wechselgleichrichter vorgenommen werden muß, um einen Leerlauf desselben zu vermeiden. Hierzu ist erforderlich, diese Wechselrichter oder Wechselgleichrichter an gut zugänglicher Stelle, also meist in der Nähe' des zu betreibenden Gerätes aufzustellen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß zum Anschluß an die Batterie eine lange Anschlußleitung erforderlich ist, deren Querschnitt mit Rücksicht auf den hohen Primärstrom und den erforderlichen kleinen Spannungsabfall groß gewählt werden muß. Auch wird es störend empfunden, wenn die Auf-@tellung eines solchen Umformungsgerätes in Wohnräumen erfolgen muß.
Es sind Wechselrichter bekannt, die beim Anschluß des Verbrauchers selbsttätig - anlaufen und ebenso beim Abschalten des Verbrauchers wieder ;ausgeschaltet werden. Dies wird unter Anwendung eines von der primären Gleichstromquelle gespeisten Hilfsstromkreises erreicht, welcher bei Anschluß eines Verbrauchers im galvanisch getrennten Sekundärstromkreis durch Induktion auf ein den Schalter der Primärseite betätigendes Relais einwirkt.,Der Nachteil dieser Schaltung ist die Notwendigkeit, daß der Hilfsstromkreis in Form einer Wechselstrom erzeugenden Einrichtung dauernd an der primären Gleichströmquelle angeschlossen sein muß, so daß sich bei Verwendung von Batterien als Stromquelle eine fühlbare zusätzliche Belastung ergibt. Bei Netzwechselrichtern, die an höheren Gleichspannungen arbeiten, kann, der Wechselstrom erzeugende Hilfsstromkreis zwar relativ einfach als Kippkreis, bestehend aus einer Glimmlampe, einem Kondensator und einem Widerstand ausgebildet sein. Bei niedrigen Batteriespannungen werden jedoch teuere- Einrichtungen zur Erzeugung der Hilfswechselspannung notwendig. Bekannte Transistor-Wechselrichter und -Wechselgleichrichter weisen auch den Nachteil auf, daß bei einer versehentlich falschen Polung beim Anächluß an die Batterie die Transistoren defekt werden können.
Erfindungsgemäß werden- die Nachteile der bekannten Anordnungen dadurch vermieden, daß bei einem Wechselrichter oder Wechselgleichrichter mit periodischer Schaltung des Primärgleichstromes durch einen oder mehrere Transistoren mit selbsttätiger Einschaltung beim Schließen des Last- bzw. Sekundärstromkreises; der aus der Sekundärwicklung des Wechselrichtertransformatörs und der angeschlossenen Belastung besteht, mit Hilfe eines Relais, das beim Schließen des -Laststromkreises zum Ansprechen gebracht wird-und dann den Wechselrichter einschaltet, der Sekundärstromkreis durch Einschalten eines Kondensators galvanisch aufgetrennt ist und über diese Trennstelle die Serienschaltung der Gleichstromquelle mit der Relaisspule und einem Gleichrichter angeschlossen ist, dessen Polung so gewählt ist, daß die Inbetriebnahme des Wechselrichters bei polverkehrtem Anschluß verhindert wird.
Statt eines Relais können auch andere Schaltelemente, z. B. ein Transistor oder Transistorverstärker, eingesetzt werden.
Dank einer solchen automatischen Einschaltvorrichtung können Wechselrichter oder Wechselgleichrichter an günstiger Stelle untergebracht werden, beispielsweise in der Nähe der Batterie oder an schwer oder gar nicht zugänglichen Stellen, wobei die sekundärseitige Verbindungsleitung zum angeschlossenen Gerät infolge der hohen Spannung nur einen kleinen Querschnitt zu haben braucht. Weiterhin wird durch die selbsttätige Ein- und Ausschaltung die Bedienung erheblich vereinfacht.
In der Zeichnung F i g. 1 bis 3 sind in schematischer Form verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird ein Transistor-Wechselrichter gezeigt, bei. welchem die galvanische Auftrennung des von der Transformatorwicklung 7 und dem Lastwiderstand 9 gebildeten, bei Einschaltung des Schalters 8 geschlossenen Stromkreises mittels eines Kondensators 11 erfolgt. Parallel zu diesem Kondensator 11 liegen in Serienschaltung die Gleichstromquelle 1, z. B. eine Batterie, die auch zur Speisung des Wechselrichters selbst dient, und die Spule 12 eines Relais. Der Arbeitskontakt 13 dieses Relais ist mit der Steuereinrichtung 6 derart verbunden, daß beim Ansprechen des Relais die Steuereinrichtung 6 in Tätigkeit gesetzt wird. Hierbei ist es zunächst unwesentlich, welcher Art die Steuereinrichtung 6 ist. Es ist z. B. möglich, hierfür in bekannter Weise ein Schwingkontaktrelais einzusetzen, dessen Kontakte die Basisvorspannung der beiden Transistoren 4 und 5 steuern. Auch kann es in bestimmten Fällen von Vorteil sein, zur Aussteuerung der beiden Transistoren 4 und 5 eine an sich bekannte Oszillatoranordnung, etwa unter Verwendung von Transistoren, einzusetzen. Der zur Steuerung des Relais fließende Hilfsgleichstrom fließt zwar auch über den im Stromkreis liegenden Wechselstromverbraucher, der Hilfsgleichstrom kann jedoch so niedrig gehalten werden, daß alle üblichen Wechselstromverbraucher ohne Nachteile angeschlossen werden können.
Der vor der Relaisspule 12 in den Leitungen eingeschaltete Gleichrichter 14 bewirkt auf einfache Weise, daß eine Inbetriebnahme des Transistor-Wechselrichters oder -Wechselgleichrichters bei falschgepoltem Anschluß an die Batterie vermieden wird.
F i g. 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Transistor-Wechselrichter, bei welchem die selbsttätige Ein- und Ausschaltung der Steuereinrichtung 6 durch den Transistor 24 erfolgt. Bei geöffnetem Laststromkreis (Schalter 8 geöffnet) liegt der Basisanschluß des Transistors 24 über den Widerstand 25 auf Emitter-Potential. Dies bewirkt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 24 sich im Sperrzustand befindet. Beim Schließen des Schalters 8 wird das Minuspotential der Batterie 1 über die Transformatorwicklung 7, den Schalter 8, den Lastwiderstand 9 und den Widerstand26 an den Basisanschluß des Transistors 24 gelegt. Dadurch wird dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den leitenden Zustand versetzt und bewirkt die Einschaltung der Steuereinrichtung 6.
Die Kondensatoren 27 und 28 parallel zu den Emitter-Kollektor-Strecken der den primärseitigen Gleichstrom schaltenden Transistoren 4 und 5 dienen in bekannter Weise dazu; die beim periodischen Abschalten des durch die Primärwicklung 2 fließenden Primärgleichstromes freiwerdende Magnetfeldenergie des Transformators 3 aufzunehmen, so daß sich keine für die Transistoren 4 und 5 gefährlichen Überspannungen, z. B. in Form von Spannungsspitzen ergeben können.
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Transistor-Wechselgleichrichters gemäß der Erfindung. Hierbei erfolgt die Aussteuerung der Transistoren 4 und 5 _ durch eine zweckmäßig auf dem Transistor 3 angebrachte Rückkopplungswicklung 15, deren Enden über die Relaiskontakte 16- und 17 beim Anziehen des Relais an die Basis der Transistoren 4 und 5 gelegt werden. Der Widerstand 18 dient zur Stabilisierung des Basisstromes. Im Ruhezustand des Relais liegen die Basisanschlüsse über die Widerstände 20 und 21 zur Erzielung eines möglichst kleinen Reststromes auf dem Emitterpotential. Der Widerstand 19 bewirkt eine geringe negative Vorspannung der Basis der Transistoren 4 und 5, durch welche ein sicheres Anspringen gewährleistet wird. Beim Schließen des Laststromkreises durch den Schalter 8 kommt zunächst ein Stromfluß vom Pluspol der Batterie 1 über den Gleichrichter 14, die Relaisspule 12, die Gleichrichter 22, den Lastwiderstand 9 und die Transformatorwicklung 7 zum Minuspol der Batterie zustande, wodurch das Relais anzieht und seine Kontakte 16 und 17 von der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage in die Arbeitslage umschaltet. Dadurch werden die Basisanschlüsse der Transistoren 4 und 5 mit der- Rückkopplungswicklung 15 verbunden; in bekannter Weise erfolgt nunmehr die periodische wechselseitige Unterbrechung des Primärgleichstromes. Die an der Sekundärwicklung 7 auftretende Wechselspannung wird in bekannter Weise mittels Gleichrichter 22 gleichgerichtet -und durch den Kondensator 23 geglättet. Durch Weglassen der Gleichrichter 22 und des Kondensators 23 erhält man einen Transistor-Wechselrichter.
Vorstehende Beispiele zeigen Transistor-Wechselrichter und -Wechselgleichrichter, bei denen zur periodischen Unterbrechung des Primärgleichstromes zwei Transistoren in Gegentaktschaltung Verwendung finden. Die erfindungsmäßigen Vorteile ergeben sich jedoch auch bei Schaltungen, in denen nur ein Transistor in einer entsprechenden Schaltung eine Unterbrechung des Primärgleichstromes bewirkt.

Claims

Patentansprüche: 1. Wechselrichter oder Wechselgleichrichter mit periodischer Schaltung des Primärgleichstromes durch einen oder mehrere Transistoren mit selbsttätiger Einschaltung beim Schließen des Last- bzw. Sekundärstromkreises, der aus der Sekundärwicklung des Wechselrichtertransformators und der angeschlossenen Belastung besteht, mit Hilfe eines Relais, das beim Schließen des Laststromkreises zum Ansprechen gebracht wird und dann den Wechselrichter einschaltet, d a -durch gekennzeichnet, daßderSekundärstromkreis durch Einschalten eines Kondensators (11) galvanisch aufgetrennt ist und daß über diese Trennstelle die Serienschaltung der Gleichstromquelle (1) mit der Relaisspule (12) und einem Gleichrichter (14) angeschlossen ist, dessen Polung so gewählt ist, daß die Inbetriebnahme des Wechselrichters bei polverkehrtem Anschluß verhindert wird.
2. Wechselrichter oder Wechselgleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisspule in der Serienschaltung durch den Eingangssteuerkreis eines Transistorverstärkers (24) ersetzt wird, dessen Ausgangskreis mit der Steuereinrichtung (6) verbunden ist und deren Einschaltung bewirkt.
3. Wechselrichter oder Wechselgleichrichter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Selbststeuerung der zur periodischen Unterbrechung des Primärgleichstromes vorgesehenen Transistoren (4, 5) mittels einer Rückkopplungswicklung (15) erfolgt, wobei die Steuereinrichtung durch Anlegen der Basisanschlüsse an die Rückkopplungswicklung eingeschaltet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 676 654, 738 863; französische Patentschrift Nr. 1160 507.