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Elektronischer Schalter mit mehreren galvanisch getrennten Schaltkreisen
für Wechsel-oder pulsierende Gleichströme Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen
elektronischen Schalter mit mehreren galvanisch voneinander getrennten Schaltkreisen
für Wechsel- oder pulsierende Gleichströme unter Verwendung eines gesteuerten Hochfrequenzgenerators
mit einem dem Hochfrequenzgenerator nachgeschalteten Ausgangsübertrager, der mehrere
Sekundärwicklungen aufweist, an die jeweils über ein Gleichrichterelement ein Ladekondensator
angeschlossen ist, der seinerseits über einen Vorwiderstand an die Steuerstrecke
eines elektronischen Schaltelementes angeschaltet ist, das mit seiner Schaltstrecke
in einer Diagonale einer Graetz-Brückenschaltung von vier Gleichrichtern angeordnet
ist, dessen andere Diagonale in den zu schaltenden Stromkreis eingefügt ist.
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Elektronische Schalter der vorstehend beschriebenen Art sind an sich
bekannt. So ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1117168 eine Transistor-Relais-Schaltung
bekanntgeworden, bei der eine gleichgerichtete, dem Auskopplungstransformator eines
Wechselstromgenerators entnommene Wechselspannung einen Schalttransistor steuert,
und aus der USA.-Patentschrift 2 866 909 ein elektronischer Schalter, der ebenfalls
als Schaltelement einen Transistor enthält.
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Ferner ist in der deutschen Patentschrift 694120 eine Anordnung zur
Steuerung von Wechselstromverbrauchern beschrieben, bei der gittergesteuerte Entladungsröhren
verwendet werden.
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Weiter ist aus der deutschen Auslegeschrift 1195 353 ein elektronischer
Schalter bekannt, der als Wahlempfänger dient und der unter Verwendung einer wechselstromgesteuerten
Sperrschwingerstufe mit einem eine galvanische Trennung bewirkenden Übertrager und
eines Schalttransistors mit Siebgliedern im Schaltkreis Gleichströme zum Zweck der
Erzeugung von Gleichstrom-Wahlzeichen-Impulsen schaltet.
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Außerdem ist bereits ein elektronischer Schalter vorgeschlagen worden
(deutsche Auslegeschrift 1230 848), der unter Verwendung eines gesteuerten Nadelimpulsoszillators,
der Thyristoren ansteuert, Wechselströme bzw. pulsierende Gleichströme schaltet.
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Alle diese bekannten Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß
sie nur zur Schaltung eines einzigen Stromkreises ausgelegt sind und nicht ohne
weiteres zur Steuerung mehrpoliger Anordnungen geeignet sind.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten, für
Wechsel- oder pulsierende Gleichströme größerer Stromstärke geeigneten elektronischen
Schalter zu schaffen mit mehreren galvanisch voneinander getrennten Schaltkreisen,
der insbesondere ein mehrpoliges Relais ersetzen kann und betriebssicher arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einem Schalter
der eingangs genannten Art als elektronisches Schaltelement jeweils ein Thyristor
vorgesehen, und es sind die Sekundärwicklungen an die jeweiligen Gleichrichterelemente
jeweils abwechselnd verschieden gepolt angeschlossen.
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Ein derartiger elektronischer Schalter ersetzt ein mehrpoliges Schaltrelais,
ohne die Vorzüge der galvanischen Trennung sämtlicher Schaltkreise voneinander sowie
des Steuerkreises von den Schaltkreisen aufzugeben, und hat die Vorteile geringerer
Störanfälligkeit, dem Wegfall von Justierarbeiten sowie des kleineren Raumbedarfs.
Gegenüber bekannten Schaltungsanordnungen mit Schalttransistoren zeichnet sich der
elektronische Schalter nach der Erfindung vor allem durch die Fähigkeit aus, Wechselströme
und pulsierende Gleichströme höherer Stromstärken und Spannungen in mehreren galvanisch
voneinander getrennten Schaltkreisen zu schalten, wobei deren Schaltleistung keine
Rückwirkung auf den Generatorkreis hat. Durch Verwendung eines einfachen Hochfrequenzgenerators,
an dessen Kurvenform und Frequenz keine besonderen Anforderungen gestellt werden,
können sämtliche Teile, insbesondere der Übertrager, besonders klein ausgeführt
werden.
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Insbesondere wird durch die jeweils verschiedene Polung der einzelnen
Sekundärwicklungen der geringstmögliche Aufwand für die Gleichrichterschaltungen
erzielt, und es werden die beiden Halbwellen der Hochfrequenzschwingung dadurch
gleichmäßig belastet.
Von Vorteil ist ein Parallelwiderstand jeweils
parallel zur Zündstrecke des Thyristors, womit an der Zündelektrode im gesperrten
Zustand ein festes Potential gesichert ist und verhindert ist, daß durch andere
Einflüsse als die reguläre Ansteuerung der Thyristor in den leitenden Zustand übergeht.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Der elektronische Schalter nach der Erfindung beinhaltet einen gesteuerten
Hochfrequenzgenerator 2, dessen Ausgangsspannung abhängig von einem Signal im Steuerkreis
1 des Hochfrequenzgenerators 2 erregt wird. Am Ausgang des Hochfrequenzgenerators
2 ist ein Übertrager 3, der auch Bestandteil des Generators 2 sein kann, mit mehreren
Sekundärwicklungen 4 a, 4 b . . . angeordnet, die jeweils einem galvanisch getrennten
Schaltkreis zugeordnet sind. Jeweils die Hälfte der Sekundärwicklungen
4a, 4 c . . . weisen eine Polarität auf, vermittels der durch den nachfolgenden
jeweiligen Gleichrichter 5 die eine Halbwelle der Hochfrequenzschwingung belastet
wird, die andere Hälfte der Sekundärwicklungen 4 b, 4 d . . . weist eine Polarität
auf, vermittels der jeweils die andere Halbwelle der Hochfrequenzschwingung belastet
wird.
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An jede der Sekundärwicklungen 4a, 4 b ...
schließt sich
eine gleiche Schaltungsanordnung mit einem Ausgang 10 des jeweiligen Schaltkreises
an. Im folgenden ist lediglich die erste Schaltungsanordnung beschrieben. Der Ladekondensator
C ist über den Gleichrichter 5 parallel an die Sekundärwicklung 4a angeschlossen
und wird in Einweggleichrichtung annähernd auf den Spitzenwert der Wechselspannung
der Sekundärwicklung 4a aufgeladen. Andererseits liegt der Kondensator C über den
VorwiderstandR1 parallel an der Zündstrecke des Thyristors T. Der Kondensator C
ist notwendig, um der Zündelektrode genügend Zündenergie zur Verfügung zu stellen
und den Thyristor T so lange durchzuzünden, daß bei einer Reihenschaltung von beispielsweise
zwei Thyristoren, von denen der eine mit der positiven und der andere mit der negativen
Halbwelle der Hochfrequenzschwingung gezündet wird, eine überdeckung der Zündperioden
von mindestens der minimal erforderlichen Zündzeit erreicht wird. Durch den Vorwiderstand
R 1 ist sichergestellt, daß die Kondensatorspannung jeweils größer als die Zündspannung
des Thyristors T bleibt. Durch den Vorwiderstand R 1 wird gleichzeitig eine Parallelschaltung
mehrerer Thyristoren ermöglicht. Da der Kondensator C erst nach einigen Halbwellen
aufgeladen ist, ergibt sich eine von der Generatorfrequenz und der Schaltungsbemessung
abhängige Zündverzögerung.
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Parallel zur Zündstrecke des Thyristors T liegt ein Parallelwiderstand
R2, der der Zündelektrode im gesperrten Zustand ein festes Potential sichert. Die
Schaltstrecke des Thyristors T liegt in einer Diagonale einer Graetz-Brückenschaltung
von vier Schaltstromgleichrichtern 6; 7, 8, 9. Die andere Diagonale stellt den Ausgang
10 des jeweiligen Schaltkreises dar, dessen Stromrichtung auf Grund der Graetz-Brückenschaltung
gleichgültig ist. Solange die Steuerspannung am Steuerkreis l anliegt und den Hochfrequenzgenerator
2 erregt, wird der Thyristor T nach jedem Nulldurchgang der Wechselspannung wieder
gezündet. Nach Abschalten der Steuerspannung erfolgt die Löschung des gezündeten
Thyristors T erst bei einem Nulldurchgang des Stromes im Schaltkreis 10.