DE1301835B - Schalter fuer Gleichstrom mit einem Thyristor (steuerbare Diode) - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Schalter für Gleich- zeichnet, der in Reihe mit einem sogenannten strom mit einem Thyristor (steuerbare Diode) und hybriden Schalter gemäß der Erfindung geschaltet ist einem dazu parallelliegenden mechanischen Kontakt. und an die zu einer Gleichstromquelle führenden Es ist bereits bekannt, für Wechselstrom einen Leitungen 4 und 5 angeschlossen ist. Der Schalter gewöhnlichen Schalter zu verwenden, der parallel zu 5 enthält einen Thyristor 2, welcher parallel zu einem einem gesteuerten Ventil geschaltet ist. Eine derartige mechanischen Hauptkontakt 3 liegt. Auf dem Me-Anordnung besitzt den Vorteil, daß der Lichtbogen, chanismus dieses Hauptkontaktes 3 ist ein Hilfsweicher bei der Öffnung der mechanischen Kontakte kontakt 6 befestigt, und eine Magnetspule 7 ist mit entsteht, unterdrückt wird, und besitzt außerdem den ihrem oberen Ende an den Reihenzweig, welcher aus Vorteil, teils mechanische und teils aus Halbleiter- io dem Verbraucher 1 und einer Magnetspule 9 besteht, vorrichtungen kleinerer Leistung als in Schaltern mit angeschlossen. Das untere Ende der Magnetspule 7 nur einer einzigen Art von Kontakten bestehende liegt über einen von Hand betätigten Ruhekontakt A Schaltelemente benutzen zu können. und über einen Ruhekontakt 8 der Magnetspule 9 an Es ist ferner bekannt, von Halbleitern gesteuerte der positiven Gleichstromleitung 4. Die Magnet-Ventile in Gleichstromkreisen zu verwenden. Die 15 spule 9 wird von dem Strom des Verbrauchers 1 Löschung dieser Ventile ist mit verschiedenartigen durchflossen und bildet gleichzeitig das Überstrom-Schaltungen möglich, welche die Entladung eines relais.

Kondensators über diese Ventile bewirken und Die Zündung des Thyristors 2 geschieht mit einem

während einer gewünschten Zeit den über die positiven Impuls, welcher der Steuerelektrode dieses Ventile fließenden Strom unterdrücken. 20 Thyristors mit Hilfe eines Kondensators 10 zugeführt

Eine geeignete Kombination einer derartigen wird. Dieser Kondensator wird über einen Wider-Löschschaltung mit einer Anordnung aus mecha- stand 11 aufgeladen, wobei dieser Widerstand an eine nischen und statischen Kontakten, die parallel zuein- geeignete von einem an der Gleichstromquelle liegenander geschaltet sind, erlaubt es, bei Gleichstrom die- den Potentiometer 12 abgegriffene Spannung angejenigen bekannten Vorteile zu erreichen, welche bei 35 schlossen ist. Der Entladekreis des Kondensators 10 sogenannten hybriden Schaltern für Wechselstrom besteht aus einem Widerstand 13 und einem bestehen. Kontakt M, der im Ruhestand geöffnet ist, sowie aus

Wenn man die Schaltfolge von mechanischen einem Widerstand 14, der mit seinem rechten Ende Hilf skontakten abhängig macht, die mit dem Haupt- an die Steuerelektrode des Thyristors 2 angeschlossen kontakt zusammengebaut sind, so vermeidet man 30 ist. Durch eine kurzzeitige Schließung des Konalle schaltungsmäßigen Beschränkungen und ferner taktesM wird der Zündimpuls für den Thyristor 2 jede Unzuverlässigkeit, die mit der Benutzung von erzeugt,
rein elektronischen Schaltungen verbunden ist. Die Löschung des Thyristors 2 geschieht durch

Man kann sich ferner gegen Überströme und auch Entladung eines Kondensators 15, welcher den gegen eine unbeabsichtigte Einschaltung durch Ein- 35 diesen Thyristor durchfließenden Strom auf Null fügung eines Widerstandes in Reihe mit dem Haupt- bringt, da der Entladestrom dieses Kondensators 15 thyristor und schließlich auch durch Einfügung der ebenso groß ist, aber das umgekehrte Vorzeichen beSpule eines Überstromrelais in Reihe mit dem Ver- sitzt, wie der den Thyristor durchfließende Strom, braucher schützen. Schließlich sei noch bemerkt, daß Der Kondensator 15 wird von der Gleichstrommindestens für die Schaltungen in F i g. 1 und 2 der 40 quelle über einen Widerstand 16 und über eine über den Verbraucher fließende Strom sich über die Zenerdiode 17 sowie über einen Teil eines Potentio-Halbleitervorrichtung schließt. meters 18 und schließlich über einen Widerstand 19,

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in zu welchem eine Diode 20 parallel liegt, aufge-

einem zur Löschung eines Haupttyristors dienenden laden.

Stromzweig ein mit dem parallel zum Hauptthyristor 45 Die Entladung des Kondensators 15 geht in folgenliegenden Hauptkontakt 3 des mechanischen Schalters der Weise vor sich: Ein Thyristor 22 wird stromstarr verbundener Hilfskontakt liegt, dessen durchlässig gesteuert, und die Spannung an den Schließung durch Abfall eines Elektromagneten, der Klemmen des Kondensators 15 legt sich vollständig von Hand abschaltbar ist, gesteuert wird, und daß an den Stromkreis, welcher aus der Diode 20, einem die Schließung dieses Hilfskontaktes über einen 50 Teil des Potentiometers 18 und der Zenerdiode 17 Thyristor die Entladung eines Kondensators einleitet, besteht. Die Spannung an den Klemmen dieser Diode dessen Entladestrom über einen weiteren Thyristor wird der Steuerelektrode eines Thyristors 21 zuge- und den Hauptthyristor verläuft, so daß dieser führt, so daß diese zündet. Sodann entlädt sich der letztere erlischt. Kondensator 15 plötzlich über den Thyristor 22,

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im 55 einem Widerstand 29, den Thyristor 2, welcher den

folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Verbraucherstrom führt, und den Thyristor 21.

F i g. 1 zeigt eine vollständige Schaltung mit Schutz Die Zündung des Thyristors 22 geht analog zur

gegen Überströme; Zündung des Hauptthyristors 2 mit Hilfe eines

F i g. 2 enthält eine Teildarstellung einer Schaltung Kondensators 23 vor sich, der seinerseits über einen

mit zwei Erregerspulen eines Ausschalters zur Be- 60 Widerstand 24 von ausreichender Größe, welcher an

schleunigung des Schaltvorganges; einem Potentiometer 25 liegt, aufgeladen wird.

Fig. 3 enthält eine Teildarstellung einer auto- Die Entladung des Kondensators23 wird im Be-

matischen Schaltung, welche ebenfalls zur Beschleu- trieb der Schaltung durch die Schließung des Hilfs-

nigung des Ausschaltvorganges dient; kontaktes 6 herbeigeführt, der bei stromlosem Ver-

F i g. 4 enthält eine Teildarstellung einer Schaltung 65 braucherkreis ebenfalls geschlossen ist, nachdem der

mit einer anderen Ausbildung des Aufladekreises für Kreis der Magnetspule 7 des Schalters unterbrochen

den Löschkondensator. ist. Diese Entladung geht über eine Diode 26, einen

In Fig. 1 ist mit 1 ein Energieverbraucher be- Widerstand27 und einen Widerstand 28 vor sich,

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wobei der Verbindungspunkt dieser beiden letzteren Leistung, großer Trägheit und Zeitkonstante bei VerWiderstände plötzlich ein positives Potential an- Wendung der Ausführungsformen nach F i g. 2 und 3 nimmt, das dann also an der Steuerelektrode des benutzen, welche gewisse Schwierigkeiten zu verThyristors 22 auftritt. An der Steuerelektrode des meiden gestatten.

Thyristors 21 baut sich eine positive Spannung auf, 5 Die F i g. 2 ist eine Teilansicht einer Abwandlung

so daß dieser Thyristor ebenfalls zündet. der Schaltung nach Fig. 1. Zur Beschleunigung der

Die F i g. 1 zeigt die betreffende Schaltungs- Schließung des Schalters ist auf dem Eisenkern der anordnung in ihrem Ruhezustand, d. h. bei strom- Magnetspule 7 noch eine mit dem Thyristor 2 in losen Verbraucher. Die Schaltungsanordnung wird Reihe liegende Wicklung 34 angebracht,
durch kurzzeitige Schließung des Kontaktes M in io Die F i g. 3 stellt einen Teil der Schaltung nach Betrieb gesetzt, wobei der Thyristor 2 gezündet Fig. 1 dar und zeigt eine andere Abwandlung, die wird und der Strom über den Verbraucher 1 zu zur Verminderung der Betriebszeiten des Thyristors 2 fließen beginnt. Die Folge der sich sodann ab- bestimmt ist. Die Magnetspule 7 wird in F i g. 3 von spielenden Vorgänge hängt von der Größe dieses einer unabhängigen Stromquelle 35 gespeist, welche Stromes ab. 15 durch den Kontakt 40 eingeschaltet wird, der zur InWenn der Strom im Verbraucher eine normale betriebsetzung der Schaltung geschlossen und zur Größe hat, wird durch die Spannung an der Reihen- Stillsetzung wieder geöffnet wird,
schaltung des Verbrauchers 1 und der Magnetspule 9 Der Hauptkontakt 3 des Schalters beginnt sich zu die Magnetspule 7 erregt, so daß sich der Haupt- schließen, jedoch schließt sich zuerst ein Kontakt 36, kontakt 3 schließt und den Thyristor 2 überbrückt, ao analog dem Kontakt M in F i g. 1, wodurch die Entweicher die funkenlose Schließung des Haupt- ladung des Kondensators 10 eingeleitet wird und kontaktes 3 ermöglicht, da an dessen Klemmen wodurch der Thyristor 2 gezündet wird. Sodann praktisch keine Spannung liegt. Gleichzeitig öffnet schließt sich auch der Kontakt 3. Auf diese Weise sich der Hilfskontakt6, und der Kondensator23 läßt sich die Zeitkonstante der Magnetspule? verwird von neuem geladen, da er durch den Zündkreis 25 kleinern und ein Teil der Zeit für die Bewegung des des Thyristors 22 kurzgeschlossen worden war, beweglichen Teils des Kontaktes 3 einsparen. Diese dessen Widerstand klein gegenüber dem Widerstand Zeitersparnis ermöglicht es, die Strombegrenzung zu 24 ist. vermeiden, die in der Schaltung nach F i g. 1 durch

Wenn jedoch der Widerstand im Verbraucher 1 den Widerstand 29 bewirkt wird.

sehr klein ist, beispielsweise infolge eines Kurz- 30 Die F i g. 4 zeigt eine Schaltung mit einer anderen

Schlusses im Verbraucher, so liegt die Spannung am Anordnung zur Aufladung des Löschkondensators.

Widerstand 29 in Reihe mit dem Thyristor 2 und Die Magnetspule 7 des Schalters liegt in Reihe

wird über eine Zenerdiode 30, eine Diode 31 und den zwischen dem Stillsetzkontakt A, der im Ruhezustand

Widerstand 27 an die Steuerelektrode des Thyristors geschlossen ist, und dem zur Inbetriebsetzung der

22 gelegt. Dieser zündet also und ruft die Entladung 35 Schaltung dienenden Kontakt M, der im Ruhezu-

des Kondensators 15 über den Thyristor 2 hervor, so stand offen ist. Durch kurzzeitige Schließung des

daß dieser erlischt. Kontaktes M wird die Magnetspule 7 erregt, und der

Der Aufladekreis wird fast augenblicklich unter- Hauptkontakt 3 schließt sich, nachdem der zur

brachen, und da der Thyristor 2 nicht von neuem Zündung des Thyristors 2 dienende Kontakt 36 sich

zünden kann, ist der Kondensator 10 über eine 40 geschlossen hat. Dieser Thyristor wird also strom-

Diode 32 an die Anode des Thyristors 22 ange- durchlässig, so daß der Verbraucher 1 Strom erhält,

schlossen, so daß sich dieser Kondensator schnell und wegen der Schließung des Kontaktes 3 fließt der

entladen kann. Gleichstrom über eine Diode 37 und den Thyristor 2,

Der Widerstand 29 bleibt nur kurz eingeschaltet nachdem der Einschaltknopf losgelassen worden ist.

und verbraucht nur wenige Energie, da er während 45 Der Kondensator 15 wird über die Reihenschaltung

des normalen Betriebs durch den Hauptkontakt 3 einer Induktionsspule 38, eines Widerstandes 39 und

kurzgeschlossen ist. den Kontakt A aufgeladen. Dieser Aufladestromzweig

Zur Stillsetzung der Schaltungsanordnung wird der liegt parallel zum Verbraucher 1.

im Ruhezustand der Schaltung geschlossene Kon- Die Schaltung wird dadurch stillgesetzt, daß man takt A geöffnet, so daß die Speisung der Magnet- 50 den Kontakt A öffnet, worauf der Hauptschalter sich spule 7 unterbrochen wird, was die Öffnung des ebenfalls öffnet, jedoch unter Öffnung des Kon-Hauptkontaktes 3 und die Schließung des Hilfskon- taktes 3 vor dem Kontakt 36, der seinerseits den taktes 6 zur Folge hat. Sodann entlädt sich der Stromzufluß zu der Steuerelektrode des Thyristors 2 Kondensator 15, und der Thyristor 2 wird gelöscht. zu unterbrechen gestattet. Über den Hilfskontakt 6 Eine Diode 33, die zur Reihenschaltung des Ver- 55 entlädt sich der Kondensator 23 zur Steuerelektrode brauchers 1 und der Magnetspule 9 parallel liegt, des Thyristors 22 über den Widerstand 27, so daß schließt die Ausschaltspannung beim Stromlos- der Thyristor 22 gezündet wird und sich der Kondenwerden des Verbrauchers kurz. sator 15 über den Thyristor 2 entladen kann.

Bei einem Kurzschluß im Betrieb wird die Da der Kondensator 15 sich nicht schnell aufladen

Schaltungsanordnung durch den Kontakte und die 60 kann und ferner seine Ladung nur über den Ver-

Magnetspule9 ausgeschaltet, die in Reihe mit dem braucher beziehen kann, kann man diesen letzteren

Verbraucher 1 liegt und den normalerweise ge- durch Entladung des Kondensators nicht schnell

schlossenen Kontakt 8 öffnet, so daß die Stillsetzung stromlos machen,

eingeleitet wird. Die Drosselspule 38 hat den Zweck, in an sich be-

Der Thyristor 2, der nur während vorübergehender 65 kannter Weise den Strom nach der Löschung zu

Zeitabschnitte arbeitet, braucht nur für eine schwache begrenzen.

Leistung bemessen zu sein, da diese Zeitabschnitte Das Potentiometer 25 kann auch zur Regelung

sehr kurz sind. Man kann einen Schalter großer dienen.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schalter für Gleichstrom mit einem Thyristor (steuerbare Diode) und einem dazu parallelliegenden mechanischen Kontakt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Löschung eines Hauptthyristors (2) dienenden Stromzweig ein mit dem parallel zum Hauptthyristor (2) liegenden Hauptkontakt (3) des mechanischen Schalters starr verbundener Hilfskontakt (6) liegt, dessen Schließung durch Abfall eines Elektromagneten (7), der von Hand abschaltbar ist, gesteuert wird, und daß die Schließung dieses Hilfskontaktes (6) über einen Thyristor (22) die Entladung eines Kondensators (15) einleitet, dessen Entladestrom über einen weiteren Thyristor (21) und den Hauptthyristor (2) verläuft, so daß dieser letztere erlischt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladekreis des Löschkondensators (15) die Reihenschaltung eines Widerstandes (16), einer Zenerdiode (17) und zweier Widerstände (18,19) enthält, von denen der eine durch eine Diode (20) überbrückt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (32) den Zündkondensator des Hauptthyristors (2) mit der Anode desjenigen Löschthyristors (22) verbindet, der an dem negativen Pol der Stromquelle liegt und eine neue Zündung des Hauptthyristors (2) verhindert.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zündkreis des Hauptthyristors (2) ein zweiter Hilfskontakt (36) liegt, der ebenfalls derart mit dem Betätigungsmechanismus des mechanischen Hauptkontaktes (3) verbunden ist, daß die Schließung dieses Hilfskontaktes (36) der Schließung des Hauptkontaktes (3) um eine kurze Zeitspanne vorauseilt, daß bei der öffnung dieses Hilfskontaktes (36) der Hauptkontakt (3) sich vor dem Hilfskontakt (36) öffnet, so daß bei der Zündung der Stromdurchgang durch den Hauptthyristor (2) sich auf diese kurze Zeitspanne beschränkt.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator (15) sich nach Einschaltung des Verbrauchers (1) über einen an den Verbraucher angeschlossenen und die Reihenschaltung eines Widerstandes (39) und einer Induktivität (38) enthaltenden Stromzweig auflädt.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (7) zur Schließung des mechanischen Hauptkontaktes (3) durch die Spannung an den Klemmen des Verbrauchers (1) erregt wird.

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließung des mechanischen Hauptkontaktes einerseits durch eine Wicklung (7) geschieht, die von der am Verbraucher (1) liegenden Spannung erregt wird, und andererseits durch eine zweite Wicklung (34), die von dem den Hauptthyristor (2) durchfließenden Strom gespeist wird.

8. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (7) von einer unabhängigen Stromquelle (35) über einen Kontakt (40) gespeist wird, dessen Schließung den Verbraucher (1) anschließt und dessen Öffnung den Verbraucher abschaltet.

9. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Elektromagneten (7) in Reihenschaltung folgende Schaltelemente enthält: den Kontakt (8) eines Überstromrelais (9) und den von Hand zu betätigenden Ausschaltkontakt (A), die beide im Ruhezustand geschlossen sind.

10. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (9) des Überstromrelais in Reihe mit dem Verbraucher (1) liegt und daß die Spannung an den Klemmen dieses Kreises den Elektromagneten (7) speist.

11. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Hauptthyristor (2) in Reihe liegender Widerstand (29) als Überstromrelais beim Einschalten dient, daß die Spannung an diesem Widerstand (29) über eine Diode (31) und gegebenenfalls über eine Zenerdiode (30) dem Eingang des Löschthyristors (22) zugeführt wird und daß dieser Widerstand (29) bei der Schließung des Hauptkontaktes (3) kurzgeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen