DE1258489B - Control unit with semiconductor current gates, especially for lighting circuits - Google Patents
Control unit with semiconductor current gates, especially for lighting circuitsInfo
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Description
Steuergerät mit Halbleiterstromtoren, insbesondere für Beleuchtungsstromkreise Es sind Halbleiterstromtore bekannt, deren Verhalten dem von gittergesteuerten Gasentladungsröhren äquivalent ist. Es handelt sich dabei um Vierschichthalbleiter, insbesondere aus Silizium, die durch einen kurzzeitigen Impuls an der Steuerelektrode gezündet werden können und so lange Strom führen, bis die Spannung bzw. der Durchlaßstrom unter einen bestimmten Wert gefallen ist. Bei Anschluß an ein Wechselspannungsnetz erfolgt die Löschung automatisch beim Nulldurchgang der Netzwechselspannung. Durch Anschnittsteuerung kann dem Verbraucher ein beliebiger Teil der Netzspannungshalbwelle zugeführt werden.Control device with semiconductor current gates, in particular for lighting circuits Semiconductor current gates are known whose behavior resembles that of grid-controlled gas discharge tubes is equivalent. These are four-layer semiconductors, in particular from Silicon, which are ignited by a brief pulse on the control electrode and carry current until the voltage or the forward current falls below has fallen a certain value. When connected to an alternating voltage network the deletion automatically when the mains AC voltage crosses zero. By gate control any part of the mains voltage half-wave can be fed to the consumer.
Derartige Halbleiterstromtore eignen sich wegen ihrer Robustheit und ihres geringen Raumbedarfs auch vorteilhaft zur Steuerung von Beleuchtungsstromkreisen, beispielsweise in Bühnen- und Studioanlagen für Rundfunk-, Film- und Fernsehzwecke. In der Regel wird dabei der Verbraucher, beispielsweise ein Scheinwerfer, in Reihe mit zwei antiparallelgeschalteten Halbleiterstromtoren zwischen einen Phasenleiter und den Nulleiter eines Wechsel-oder Drehstromnetzes angeschlossen. In der Beleuchterstellwarte kann durch Einstellen eines Potentiometers der Aussteuerungsgrad bestimmt werden, so daß der Verbraucher eine entsprechend anschnittgesteuerte Wechselspannung erhält. Die vom Potentiometer gelieferte Steuergleichspannung wird auf beliebige, an sich bekannte Weise zur Verschiebung des Zündimpulses für die beiden Halbleiterstromtore herangezogen.Such semiconductor current gates are suitable because of their robustness and their small space requirements are also advantageous for controlling lighting circuits, for example in stage and studio systems for radio, film and television purposes. As a rule, the consumer, for example a headlight, is in series with two anti-parallel connected semiconductor current gates between a phase conductor and connected to the neutral conductor of an alternating or three-phase network. In the lighting control room the modulation level can be determined by adjusting a potentiometer, so that the consumer receives a corresponding gate-controlled alternating voltage. The DC control voltage supplied by the potentiometer is applied to any, per se known way of shifting the ignition pulse for the two semiconductor current gates used.
Bei der praktischen Verwendung derartiger Halbleitersteuergeräte treten jedoch empfindliche Störspannungen über breite Frequenzbereiche auf, die ihre Ursache in der impulsartigen Umsteuerung der Halbleiterstromtore haben. Diese Störspannungen beeinträchtigen Audio- und Video-Aufnahmen in Studios sowie UKW-Sprechverbindungen innerhalb von Theatern.In the practical use of such semiconductor control devices occur however, sensitive interference voltages over wide frequency ranges are the cause have in the pulse-like reversal of the semiconductor current gates. These interference voltages affect audio and video recordings in studios as well as VHF voice connections within theaters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Steuergeräte mit Halbleiterstromtoren einfach und wirkungsvoll zu entstören, um die genannten Nachteile zu vermeiden und eine allgemeine Einführung in die Beleuchtungstechnik zu ermöglichen. Insbesondere soll dabei nicht in die Innenschaltung eingegriffen werden, damit diese nur mit Rücksicht auf die Steuerfunktion aufgebaut und bemessen werden kann.The invention is based on the object of control devices with semiconductor current gates to suppress interference easily and effectively in order to avoid the disadvantages mentioned and to enable a general introduction to lighting technology. In particular should not be interfered with in the internal circuit, so that this only with Consideration of the control function can be built and measured.
Das allgemeine Prinzip der Entstörung ist es, die Störspannung über Längsinduktivitäten und Querkapazitäten kurzzuschließen. Durch diese Entstörmittel soll ein derartiges Spannungsteilerverhältnis hergestellt werden, daß die Störspannung am Leitungseingang möglichst weit herabgesetzt wird. Bei der Entstörung von Gleichstrommaschinen z. B: ist es bekannt, die hochfrequenten Störspannungen über Kondensatoren zur Erde hin kurzzuschließen. Dabei ist es jedoch möglich, daß die Störspannung über die Erde einen unkontrollierbaren Weg findet, auf dem sie sich nachteilig auswirken kann.The general principle of interference suppression is to use the interference voltage Short-circuit longitudinal inductances and transverse capacitances. Through this interference suppression means such a voltage divider ratio is to be produced that the interference voltage is reduced as much as possible at the line inlet. For interference suppression of DC machines z. B: It is known that the high-frequency interference voltages via capacitors to earth to short-circuit. However, it is possible that the interference voltage over the Earth finds an uncontrollable way in which they are adversely affecting can.
Besonders gute Ergebnisse in bezug auf die Entstörung werden insbesondere bei den Hochfrequenzentstörspannungen erzielt, wenn der zwischen die Leitungen geschaltete Querzweig möglichst induktivitätsarm ausgeführt werden kann. Es ist bekannt, daß sogenannte Durchführungskondensatoren diese Bedingungen besonders gut erfüllen. Die Verwendung dieser Durchführungskondensatoren führt jedoch üblicherweise zwangläufig wieder dazu, daß der Hochfrequenznullpunkt mit dem Gehäuse und damit mit der Schutzerde verbunden ist und sich wiederum der vorstehend erwähnte Nachteil ergibt.Particularly good results with regard to interference suppression are in particular achieved with the high-frequency interference suppression when the connected between the lines Cross arm can be designed with as little inductance as possible. It is known that so-called feed-through capacitors meet these conditions particularly well. However, the use of these feedthrough capacitors usually inevitably leads again to the fact that the high frequency zero point with the housing and thus with the protective earth is connected and there is again the above-mentioned disadvantage.
Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Anordnung zur Entstörung eines Steuergerätes mit Halbleiterstromtoren zur Anschnittsteuerung von Wechselspannungen, insbesondere für Beleuchtungsstromkreise in Bühnen- und Studioanlagen, bei der die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Steuergerätes über je einen Durchführungskondensator mit einem Hochfrequenznullpunkt verbunden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise plattenförmiger leitender Körper, der die Durchführungskondensatoren trägt und gegenüber dem Gehäuse und gegebenenfalls der Schutzerde gliechstrommäßig isoliert sowie mit einem Pol der Wechselspannungsquelle galvanisch verbunden ist, als Hochfrequenznullpunkt verwendet wird. Zweckmäßig wird zusätzlich in der Eingangs- und Ausgangsleitung je eine Wicklung einer Doppeldrossel mit gemeinsamem Eisenkern vorgesehen, die niederfrequenzmäßig gegeneinander geschaltet sind. Derartige Doppeldrosseln sind zu Entstörzwecken bekannt; sie sind vorteilhaft so aufgebaut, daß ihre Eigenkapazität wesentlich kleiner als die Kapazität der Durchführungskondensatoren ist. Die netz- bzw. verbraucherseitigen Wicklungsenden der Drosseln können über je einen Wickelkondensator mit dem leitenden Körper verbunden sein.In contrast, the invention relates to an arrangement for interference suppression a control device with semiconductor current gates for the control of alternating voltages, especially for lighting circuits in stage and studio systems, where the Input and output lines of the control unit via a feed-through capacitor each are connected to a high frequency zero point. The invention is characterized in that that a preferably plate-shaped conductive body, which the feed-through capacitors carries and with respect to the housing and possibly the protective earth in a direct current manner isolated and galvanically connected to one pole of the AC voltage source, is used as a high frequency zero point. In addition, it is expedient In the input and output lines one winding of a double choke with a common Iron core provided, which are connected to each other in terms of low frequency. Such Double chokes are known for interference suppression purposes; they are advantageously structured in such a way that that their own capacitance is much smaller than the capacitance of the bushing capacitors is. The line-side or consumer-side winding ends of the chokes can over one wound capacitor each be connected to the conductive body.
In den gebräuchlichen Wechselstromnetzen sind Nulleiter und Schutzleiter an den Steckdosen voneinander getrennt und stehen nur in unkontrollierbarer Weise, etwa über Unterstationen, miteinander in Verbindung. Zum Zweck der Entstörung hat es sich als wesentlich erwiesen, die Entkopplung zwischen Null-Leiter und Schutzleiter auch im Hinblick auf das Steuergerät beizubehalten. Das Gehäuse wird daher zweckmäßig über einen Kondensator mit dem Hochfrequenznullpunkt verbunden, so daß durch Streukapazitäten auf die Gehäusewandungen übertragene hochfrequente Ströme direkt zum Hochfrequenznullpunkt -abfließen werden, anstatt bei etwaiger Schutzerdung des Gehäuses ihn nur auf den erwähnten unkontrollierten Wegen erreichen zu können, was zu Störungen bei anderen an dasselbe Netz angeschlossenen Verbrauchern führen kann. Daneben kommt diesem Kondensator auch noch die Aufgabe zu, die Abstrahlung von unerwünschten Störfeldern von der Gehäusewandung zu verhindern.In common alternating current networks, there are neutral conductors and protective conductors separated from each other at the sockets and are only available in an uncontrollable manner, for example via substations, in connection with each other. Has for the purpose of interference suppression it turned out to be essential to the decoupling between the neutral conductor and protective conductor also to be maintained with regard to the control unit. The housing therefore becomes practical Connected to the high frequency zero point via a capacitor, so that through stray capacitances High-frequency currents transmitted to the housing walls directly to the high-frequency zero point -will flow away, instead of only to the protective grounding of the housing mentioned uncontrolled ways to be able to reach, causing disruption to others can lead to consumers connected to the same network. Next to this comes this one Capacitor also has the task of emitting unwanted interference fields to prevent from the housing wall.
Nähere Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.Further details of the invention are given below on the basis of one Embodiment explained in more detail, which is shown schematically in the drawing is.
Wie F i g. 1 zeigt, ist ein Verbraucher 1, beispielsweise ein Scheinwerfer, über ein Kabel 2 an die Klemmen O und A des Steuergerätes angeschlossen. Im Steuergerät 3 sind nur schematisch zwei antiparallelgeschaltete Halbleiterstromtore 4 und 5 angedeutet. Die Innenschaltung des Steuergerätes ist für die Erfindung grundsätzlich ohne Bedeutung. Wesentlich ist nur, daß die Antiparallelschaltung der Halbleiterstromtore in Reihe mit dem Verbraucher zwischen dem Nulleiter 0 und einem Phasenleiter, beispielsweise der Phase R, angeordnet ist. Zu diesem Zweck sind die beiden Klemmen D und E des Steuergerätes über ein Kabel 6 mit dem Netz verbunden. Der Verbraucherstrompfad ist in F i g. 1 stark ausgezogen dargestellt.Like F i g. 1 shows is a consumer 1, for example a headlight, connected via a cable 2 to terminals O and A of the control unit. In the control unit 3 are two semiconductor current gates 4 and 5 connected in anti-parallel only schematically indicated. The internal circuit of the control device is fundamental for the invention irrelevant. It is only essential that the anti-parallel connection of the semiconductor current gates in series with the consumer between the neutral conductor 0 and a phase conductor, for example the phase R, is arranged. For this purpose the two terminals D and E of the Control unit connected to the network via a cable 6. The consumer current path is in Fig. 1 shown strongly drawn out.
Gemäß der Erfindung ist nun ein als Hochfrequenznullpunkt dienender leitender Körper 7 vorgesehen, der vom Gehäuse des Gerätes bzw. von Schutzerde isoliert angeordnet ist. Eingangs- und Ausgangsleitung des Gerätes stehen über je einen Durchführungskondensator 8, 9 kapazitiv mit dem leitenden Körper 7 in Verbindung. Ferner sind Eingangs- und Ausgangsleitung über je eine Wicklung -10, 11 einer Doppeldrossel 12 mit gemeinsamefn Eisenkern geführt. Die beiden Wicklungen sind in bekannter Weise niederfrequenzmäßig gegeneinander geschaltet, haben also nur für Hochfrequenz eine wirksame Induktivität. Die netz- bzw. verbraucherseitigen Wicklungsenden sind über Kondensatoren 13, 14 mit dem leitenden Körper verbunden.According to the invention, there is now one which is used as a high-frequency zero point conductive body 7 is provided, which is isolated from the housing of the device or from protective earth is arranged. The input and output lines of the device are each connected to a feed-through capacitor 8, 9 capacitively connected to the conductive body 7. Furthermore, input and Output line each via a winding -10, 11 of a double choke 12 with common Iron core guided. The two windings are low-frequency in a known manner switched against each other, so they only have an effective inductance for high frequencies. The network or consumer-side winding ends are connected via capacitors 13, 14 connected to the conductive body.
Die Doppeldrossel und die beiden Kondensatoren 113 , 14 dienen als Entstörmittel für Frequenzen bis zu etwa 5 MHz. Höhere Frequenzen finde in den beiden Kondensatoren 13, 14 und deren Zuleitungen bereits eine hohe Induktivität vor, so daß sie nicht abgesiebt werden. Da jedoch die Durchführungskondensatoren 8 und 9 praktisch induktivitätsfrei sind, wird der Entstörbereich bis auf Frequenzen in der Größenordnung von 1000 MHz erweitert und damit eine für praktische Bedürfnisse voll ausreichende Entstörung erzielt.The double choke and the two capacitors 113 , 14 serve as interference suppression means for frequencies up to about 5 MHz. Higher frequencies already have a high inductance in the two capacitors 13, 14 and their leads, so that they are not screened off. However, since the feed-through capacitors 8 and 9 are practically inductance-free, the interference suppression range is expanded to frequencies of the order of magnitude of 1000 MHz, thus achieving interference suppression that is fully sufficient for practical needs.
Wie in F i g. 1 angedeutet, kann man das Gehäuse 3 des Steuergerätes über einen Kondensator 15 ebenfalls mit dem leitenden Körper 7 verbinden. Dadurch ist eine galvanische Trennung zwischen Schutzerde und Nulleiter gewährleistet.As in Fig. 1 indicated, you can see the housing 3 of the control unit also connect to the conductive body 7 via a capacitor 15. Through this galvanic separation between protective earth and neutral conductor is guaranteed.
Zur Steuerung kann in an sich bekannter Weise ein an eine Gleichspannungsquelle 16 angeschlossenes Potentiometer 17 dienen. Die abgegriffene Spannung wird über ein Steuerkabel 18 an die Klemmen S1 und S2 des Steuergerätes angelegt. Es ist vorteilhaft, auch die Steuerleitungen im Inneren des Gerätes über je eine Wicklung 19, 20 eine der Doppeldrossel 12 entsprechende Doppeldrossel 21 mit oder ohne Eisenkern zu führen und sie über Durchführungskondensatoren 22, 23 mit dem leitenden Körper zu verbinden.For control, in a manner known per se, a DC voltage source can be connected 16 connected potentiometer 17 are used. The tapped voltage is over a control cable 18 is applied to terminals S1 and S2 of the control unit. It is beneficial also the control lines inside the device via one winding 19, 20 each the double choke 12 to lead corresponding double choke 21 with or without an iron core and to connect them to the conductive body via feed-through capacitors 22, 23.
Die Bemessung der Kondensatoren hängt davon ab, welche Frequenzbereiche für die Entstörung in Betracht gezogen werden sollen. Praktisch erprobte Werte sind je 50 nF für die Kondensatoren 13 und 14, je 2 nF für die Kondensatoren 8 und 9, 0,5 NJ für den Kondensator 15 und je 0,1 gF für die Kondensatoren 22 und 23. Diese Bemessungsangaben sind jedoch nur als Beispiel zu werten.The rating of the capacitors depends on the frequency ranges should be considered for the suppression of interference. Values that have been tried and tested in practice are 50 nF each for capacitors 13 and 14, 2 nF each for capacitors 8 and 9, 0.5 NJ for capacitor 15 and 0.1 gF each for capacitors 22 and 23. These However, dimensioning information is only to be considered as an example.
Der leitende Körper kann die Form einer Platte, einer Kugel oder anderer geeigneter geometrischer Gebilde haben. Wesentlich ist, daß er aus gut leitendem Material mit möglichst niedriger Permeabilität besteht, beispielsweise aus Kupfer.The conductive body can be in the shape of a plate, sphere, or other have suitable geometrical structures. It is essential that he be a good conductor Material with the lowest possible permeability, for example copper.
In F i g. 2 ist schematisch dargestellt, wie der leitende Körper in Form einer Platte ausgebildet und im Gerät untergebracht sein kann. Das Gerät ist in einen Rahmen 24 eingebaut, der über den Schutzleiter 28 mit Schutzerde verbunden ist. An dem Rahmen ist eine Klemmenleiste 25 angeordnet, die mit den in F i g. 1 bereits erwähnten Klemmen versehen ist. Zwei Streben 26, 27 aus Isoliermaterial tragen den leitenden Körper 7, an dem die Durchführungskondensatoren 8, 9, 22 und 23 befestigt sind. Die Platte ist galvanisch mit der Nullklemme verbunden. Die weiteren Verbindungen mit den Kondensatoren 713, 14 und 15 sowie der übrige Aufbau des Gerätes sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.In Fig. 2 is shown schematically how the conductive body in FIG Can be designed in the form of a plate and housed in the device. The device is built into a frame 24 which is connected to protective earth via the protective conductor 28 is. A terminal strip 25 is arranged on the frame, which is connected to the terminals shown in FIG. 1 already mentioned clamps is provided. Two struts 26, 27 made of insulating material carry the conductive body 7 on which the feed-through capacitors 8, 9, 22 and 23 are attached. The plate is galvanically connected to the zero terminal. The others Connections to capacitors 713, 14 and 15 as well as the rest of the structure of the device are not shown for the sake of simplicity.
Wie in F i g_ 2 gestrichelt angedeutet, können die Leitungen auch an der Platte vorbeigeführt werden, damit höhere Ströme nicht über die Durchführungskondensatoren fließen müssen.As indicated by dashed lines in FIG. 2, the lines can also be bypassed on the plate so that higher currents do not pass through the feed-through capacitors must flow.
In der Regel wird für eine Anlage eine größere Zahl von Steuergeräten erforderlich sein, die in Steuerschränken zusammengefaßt werden. Es ist denkbar, für alle Steuergeräte eines Schrankes einen gemeinsamen leitenden Körper 7 entsprechender Abmessung vorzusehen. Beispielsweise kann an einer Seite des Schrankes eine Kupferplatte vom Gehäuse isoliert angeordnet sein, die sämtliche Durchführungskondensatoren der Ein- und Ausgangsleitungen und der Steuerleitungen trägt. Es ist bei derartigen Anordnungen nur darauf zu achten, daß die Induktivität des leitenden Körpers nicht zu groß wird. Die erforderlichen Abmessungen lassen sich aus den Grundgleichungen für die Induktivität leicht ermitteln.As a rule, a larger number of control units is required for a system required, which are grouped in control cabinets. It is conceivable for all control devices of a cabinet a common conductive body 7 corresponding Dimension to be provided. For example, a copper plate can be placed on one side of the cabinet be arranged isolated from the housing, the all the feed-through capacitors Input and output lines and the control lines. It is with such Arrangements just make sure that the inductance of the conductive body is not gets too big. The required dimensions can be found in the Basic equations for the inductance easily determined.
Die Erfindung ermöglicht mit äußerst geringem Aufwand und völlig unabhängig vom sonstigen Aufbau der Geräte eine praktisch völlige Entstörung sämtlicher Netz-, Verbraucher- und Steuerleitungen. Da die Störungen schon an ihrem Ursprung unschädlich gemacht werden, sind die Maßnahmen nach der Erfindung allen Abschirmmaßnahmen an den einzelnen Kabeln bei weitem überlegen, ganz abgesehen davon, daß die Abschirmung sämtlicher Kabel einer Anlage die Gesamtkosten unverhältnismäßig erhöhen würde.The invention allows with extremely little effort and completely independently from the rest of the structure of the devices practically complete interference suppression of all network, Consumer and control lines. Since the disturbances are harmless at their origin are made, the measures according to the invention are all shielding measures Far superior to the individual cables, not to mention the shielding of all cables in a system would increase the total costs disproportionately.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1961S0072896 DE1258489B (en) | 1961-03-09 | 1961-03-09 | Control unit with semiconductor current gates, especially for lighting circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1961S0072896 DE1258489B (en) | 1961-03-09 | 1961-03-09 | Control unit with semiconductor current gates, especially for lighting circuits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1258489B true DE1258489B (en) | 1968-01-11 |
Family
ID=7503546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1961S0072896 Pending DE1258489B (en) | 1961-03-09 | 1961-03-09 | Control unit with semiconductor current gates, especially for lighting circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1258489B (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE691981C (en) * | 1933-12-06 | 1940-06-10 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | locking current resonance element |
| DE726261C (en) * | 1939-01-21 | 1942-10-09 | Siemens Ag | Feed-through capacitor |
-
1961
- 1961-03-09 DE DE1961S0072896 patent/DE1258489B/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE691981C (en) * | 1933-12-06 | 1940-06-10 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | locking current resonance element |
| DE726261C (en) * | 1939-01-21 | 1942-10-09 | Siemens Ag | Feed-through capacitor |
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