DE1487763C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen durch gesteuerte Ent ladung eines Kondensators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen. Bekannt ist, dazu Kondensatoren als Energiespeicher zu verwenden, die nach F i g. 1 oder 2 durch eine Gleichspannungsquelle 1 über eine Drossel 2 oder die Drosseln 2; 3 und ein Ventil 4 aufgeladen und über eine Entladeeinrichtung 5 auf den Entladekreis 7 entladen werden. Da im Ladekreis eine Drossel 2 oder die Drosseln 2; 3 angeordnet sind und der Verlustwiderstand des Ladekreises klein ist, erfolgt die Aufladung des Kondensators 6 in Form einer ungedämpften Schwingung. Zu Beginn dieser Aufladung liegt die Spannung der Gleichspannungsquelle 1 an den Drosseln 2; 3. Dadurch steigt der Ladestrom sinusförmig an und lädt den Kondensator 6 auf. Wenn dessen Spannung gleich der Spannung der Gleichspannungsquelle 1 ist, wird die Spannung an den Drosseln 2; 3 Null, und der Ladestrom erreicht sein Maximum. Die Drosseln 2; 3 geben dann ihre gespeicherte magnetische Energie wieder ab, wobei der Ladestrom sinusförmig absinkt, die Spannung der Drosseln 2; 3 sich umkehrt und sich zur Spannung der Gleichspannungsquelle 1 addiert. Wenn der Ladestrom den Wert Null erreicht, ist der Kondensator 6 auf den doppelten Wert der Spannung der Gleichspannungsquelle 1 aufgeladen. Um zu verhindern, daß der Ladestrom seine Richtung umkehrt und der Kondensator 6 seine Energie in den Ladekreis zurückliefert, ist das Ventil 4 vorgesehen. Es ist jedoch auch bekannt, die Umkehr der Ladestromrichtung dadurch zu verhindern, daß die Entladung eingeleitet wird, bevor sich der Kondensator 6 in den Ladekreis entladen kann.

Die Drossel 2 ist in den bekannten Schaltungsanordnungen so bemessen, daß die Aufladung gerade in der zwischen zwei Entladeimpulsen zur Verfügung stehenden Zeit abläuft, da bei kleineren Aufladezeiten der Maximalwert des Ladestroms und damit dessen Effektivwert ansteigt. Die nach F i g. 2 im Ladekreis angeordnete Drossel 3 ist so ausgelegt, daß sie schon bei kleinem Ladestrom gesättigt wird, wodurch eine stromschwache Stufe im Aufladestrom erzeugt wird und eine gegenseitige Beeinflussung von Aufladung und Entladung vermieden wird.

Den bekannten Schaltungsanordnungen nach F i g. 1 und 2 haftet jedoch der Nachteil an, daß der Aufladestrom stets sinusförmig ist. Für die Ladungsmenge, die dem Kondensator 6 bei der Aufladung zugeführt wird, ist der arithmetische Mittelwert des Ladestromes maßgebend. Bei sinusförmiger Aufladung ist sowohl der Maximalwert, der für die Auslegung des Ventils 4 entscheidend ist, als auch der Effektivwert des Ladestroms, der die Auslegung des gesamten Ladekreises beeinflußt, wesentlich größer als der Mittelwert, wodurch der Ladekreis relativ schlecht ausgenutzt wird. Hinzu kommt, daß bei Verwendung eines Gleichrichters als Gleichspannungsquelle bei ungünstigen Verhältnissen zwischen Impulsfolgefrequcnz und Netzfrequenz des Gleichrichters durch die ungleichmäßige Anodenbelastung bei sinusförmigem Ladestrom Gleichrichter in der Magnetisierung des Stromrichtertransformators auftreten, die eine Vormagnetisierung und damit ein starkes Ansteigen des Magnetisierungsstroms zur Folge haben.

Der Zweck der Erfindung ist es, statt einer sinusförmigen Aufladung eine Aufladung mit annähernd konstantem Ladestrom bei geringstem technischem Aufwand zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird in den Ladekreis, der, wie bekannt, aus einer Reihenschaltung von Gleich-Spannungsquelle, Kondensator, ungesteuertem Ventil und einer Drossel besteht, ein Strommeßglied geschaltet. Dabei ist die Drossel so dimensioniert, daß die halbe Periodendauer einer vollständigen Aufladeschwingung größer ist als die Zeit zwischen zwei

ίο Entladeimpulsen. Die Kapazität des Kondensators ist zwar für die Periodendauer mitbestimmend, sie ist aber vorgegeben. Um zu verhindern, daß der Kondensator auf unzulässig hohe Spannungen aufgeladen wird, ist ihm eine Überwachungseinrichtung parallel geschaltet, die bei Überschreiten der maximalen Kondensatorenspannung die Gleichspannungsquelle abschaltet und ein Ventil zündet, das unmittelbar oder über eine Hilfswicklung parallel zur Drossel angeordnet ist.

Zur weiteren Sicherheit kann zweckmäßigerweise parallel zum Kondensator und zur Überwachungseinrichtung außerdem ein Überspannungsschutz angeordnet werden, der durch einen nichtlinearen Widerstand oder einen linearen Widerstand mit vorgeschaltetem Ventil oder eine Funkenstrecke mit Fremdzündung gebildet wird. Beim Überschreiten der maximalen Kondensatorenspannung spricht dieser Überspannungsschutz an, verhindert einen weiteren Anstieg der Kondensatorenspannung und bewirkt ein Abschalten der Gleichspannungsquelle.

Der Entladekreis besteht aus der an sich bekannten Reihenschaltung von Kondensator, gesteuertem Ventil mit angeschlossenem Steuerglied und Verbraucher.

Erfindungsgemäß wird dem Steuerglied ein Ladestromwert zugeleitet, der durch das Strommeßglied gewonnen wird. Bei Unterschreitung eines im Steuerglied eingestellten Wertes wird die Entladung des Kondensators über das gesteuerte Ventil ausgelöst.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung mit linearer Drossel im Ladekreis dargestellt. Nach F i g. 3 ist eine Gleichspannungsquelle 1 mit einer Drossel 14, einem Kondensator 6, einem Strommeßglied 18 und einem ungesteuerten Ventil 4 in Reihe geschaltet. Den zur F i g. 3 gehörenden Impulsplan zeigt die Fig. 4. Dabei wird der Stand der Technik . ,durch die Funktion »1« und die erfindungsgemäße Lösung durch die Funktion »2« gekennzeichnet. Der Entladevorgang wird nur vereinfacht dargestellt. Die Drossel 14 ist so dimensioniert, daß die halbe Periodendauer T/2 einer vollständigen Aufladeschwingung größer ist als die Zeit zwischen zwei Entladeimpulsen. Dadurch wird erreicht, daß der Ladestrom i_c im eingeschwungenen Zustand zu Beginn der Ladung bereits einen von Null verschiedenen Anfangswert besitzt. Während der Aufladung des Kondensators 6 steigt der Strom i_c im Ladekreis unter der Wirkung der treibenden Differenzspannung zwischen Gleichspannung und Kondensatorspannung u_c zunächst an, erreicht sein Maximum, wenn die Kondensatorenspannung u_c gleich der Gleichspannung ist, und sinkt mit fortschreitender Ladung des Kondensators 6 wieder ab. Erreicht der Ladestrom i_c seinen Anfangswert, so liegt am Kondensator 6 eine Spannung u_c, die gleich oder größer als der doppelte Wert der Gleichspannung ist. In diesem Zeitpunkt

wird, ausgelöst durch ein Meßglied 18 und ein Steuerglied 19, die Entladung des Kondensators 6 über das gesteuerte Ventil 5 eingeleitet. Bei ausreichend kleiner Entladezeit ändert sich der Ladestrom i_c während des Entladevorganges nicht wesentlich, so daß der folgende Ladevorgang sich in der beschriebenen Weise wiederholt.

Bedingung für die einwandfreie Funktion der Schaltung nach F i g. 3 ist, daß der Entladestrom Null wird und daß die Steilheit des Entladestromes beim Nulldurchgang desselben größer ist als die maximale Steigung des Ladestromes i_c.

Bleibt die Entladung des Kondensators 6 nach Abschluß der Aufladung aus, so hält die Drossel 14 den Stromfluß zum Kondensator 6 aufrecht, und die Kondensatorspannung steigt auf höhere Werte, die die maximal zulässigen Werte überschreiten können, an. Um das zu verhindern, ist parallel zum Kondensator 6 eine Überwachungseinrichtung 16 angeordnet, die beim Ansprechen ein Ventil 15 zündet, welches unmittelbar oder über eine Hilfswicklung parallel zur Drossel 14 geschaltet ist und diese dann kurzschließt.

Eine weitere Möglichkeit, den Kondensator 6 zu schützen, besteht darin, ihm ein Uberspannungsschütz 17 parallel zu schalten. Um ein fortdauerndes Einspeisen der Gleichspannungsquelle 1 auf das Überspannungsschütz 17 zu verhindern und ein unzulässiges Ansteigen des durch die kurzgeschlossene Drossel 14 fließenden Ladestroms zu vermeiden, wird die Gleichspannungsquelle 1 beim Ansprechen des Überspannungsschützes 17 abgeschaltet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen durch gesteuerte Entladung eines Kondensators, bestehend aus einem Ladekreis mit Reihenschaltung von Gleichspannungsquelle, Kondensator und ungesteuertem Ventil und einer Drossel, sowie einem Entladekreis, der ein gesteuertes Ventil enthält, das mit einem Steuerglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strommeßglied (18) im Ladekreis liegt, wobei die Drossel (14) so dimensioniert ist, daß die halbe Periodendauer einer vollständigen Aufladeschwingung größer ist als die Zeit zwischen zwei Entladeimpulsen und die Kapazität des Kondensators (6), zwar mitbestimmend für die-Periodendauer, vorgegeben ist, daß außerdem dem Kondensator (6) eine Überwachungseinrichtung (16) parallel geschaltet ist und daß schließlich die Entladung des Kondensators (6) durch das gesteuerte Ventil (5) dann erfolgt, wenn das Strommeßglied (18) dem Steuerglied (19) des gesteuerten Ventils (5) einen Ladestromwert zuleitet, der einen im Steuerglied (19) eingestellten Wert unterschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drossel (14) zur Begrenzung von Überspannungen ein Ventil (15) unmittelbar oder über eine Hilfswicklung parallel geschaltet ist, welches beim Überschreiten der maximalen Kondensatorspannung durch die dem Kondensator (6) parallel geschaltete Überwachungseinrichtung (16) gezündet wird, und daß beim Ansprechen der Überwachungseinrichtung (16) die Gleichspannungsquelle (1) abgeschaltet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (6) ein Überspannungsschutz (17) parallel geschaltet ist, der durch einen nichtlinearen Widerstand oder einen linearen Widerstand mit vorgeschaltetem Ventil oder eine Funkenstrecke mit Fremdzündung gebildet wird, und daß bei Überschreiten des Ansprechwertes des Überspannungsschutzes (17) die Gleichspannungsquelle (1) abgeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen