DE1613234A1 - Schaltstromkreise - Google Patents

Schaltstromkreise

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DE1613234A1 DE19671613234 DE1613234A DE1613234A1 DE 1613234 A1 DE1613234 A1 DE 1613234A1 DE 19671613234 DE19671613234 DE 19671613234 DE 1613234 A DE1613234 A DE 1613234A DE 1613234 A1 DE1613234 A1 DE 1613234A1
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Description

Joseph Lucas (Industries) Ltd* 2^. Mai 1967 Great King Street,
S c ha 1 t s tr ο m k r eis e
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltstromkreise von einer Art,- bei der der Stromfluß durch eine Belastung mittels einer bistabilen Einrichtung gesteuert wird, die in Reihe mit der Belastung geschaltet ist. Die bistabile Einrichtung hat meist die Eigenschaft, daß sie, nachdem sie einmal eingeschaltet wurde, nur dann abgeschaltet werden kann, indem der Stromflüß, der durch diese Einrichtung fließt, unterhalb eines Schwellwertes herabgesetzt wird.
Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Schaltungen, die einen Thyristor verwenden, sie ist jedoch ebenso anwendbar für Schaltungen mit anderen Einrichtungen, bei denen das gleiche Abschaltproblem besteht, beispielsweise bei Thyratrons und Tierschiaht-Halbleiter-Dioden..':
Mit der Erfindung wird eine verbesserte Einrichtung zum zuverlässigen Abschalten solcher Schaltungselemente geschaffen. .-. ;,■'■"'
Gemäß der Erfindung enthält der Schaltstromkreis einen Transformator, der eine Wicklung besitzt, die parallel zur Belastung in Reihe mit einer Diode, geschaltet ist, sowie eine Steuer-Einrichtung, bei der die Änderungen des Magnetflusses in dem Transformator über die genannte Wicklung und Diode derart wirken, daß dieSteuer-Einrichtungabgeschaltet wird.
J4a/5e8 109827/0074 -Y-
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsschema, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und die
Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele,, die für das
Steuern eines Fahrmotors eines gewerblichen Laufwagens geeignet sind.
In Fig. 1 sind eine positive und eine negative Energiezufuhrleitung 11, 12 vorgesehen, zwischen denen eine Belastung 13 in'Reihe mit der Anoden-Kathodenbahn eines Thyristors 14 geschaltet ist. Die Steuerelektrode des Thyristors ist mit einer Klemme 15 verbunden, an die positive Impulse angelegt werden, wenn es erwünscht ist, den Thyristor 14 einzuschalten.
Ferner ist ein Transformator vorgesehen, der eine Primärwicklung 16, eine Sekundärwicklung 17 und eine Rückkopplungswicklung 18 besitzt. Die Wicklung 1 6 ist mit einem Ende an die Leitung 11 angeschlossen und deren anderes · Ende ist mit dem Kollektor eines n-p-n-Transistors 19 verbunden, dessen Emitter an der Leitung 12 anliegt und dessen Basis mit einer Klemme 21 verbunden ist, an die positive Impulse angelegt werden, wenn es erwünscht ist, den Thyristor 14 abzuschalten. Die Wicklung 17 liegt mit einem Ende an der Leitung 11 an und ist mit dem anderen Ende über die Kathoden-Anodenbahn einer Diode 22 mit einem Punkt verbunden, der zwischen der Belastung 13 und der Anode des Thyristors 14 liegt, während die Rückkopplungswicklung mit einem Ende an der Basis des Transistors 19 anliegt und mit ihrem anderen Ende über die Kathoden-Anoden-Bahn einer Diode 23 mit der Leitung 12 verbunden ist.
Beim Anlegen eines positiven Impulses an die Klemme 15 wird der Thyristor 14 eingeschaltet, so daß Strom durch
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die Belastung 15 fließt. Die Diode 22 dient dazu, einen Stromfluß durch die Wicklung 17 zu verhindern. Wenn es erwünscht ist, den Thyristor 14 abzuschalten, wird ein positiver Impuls an die Klemme 21 gelegt, so daß der Transistor 19 in den leitenden Zustand versetzt wird. Hierdurch wird ein Strom in der Primärwicklung 16 aufgebaut und der Basisstrom wird zum Widerstand I9 in einer bekannten Weise zurückgeführt. Dieser Vorgang setzt-sich fort,- bis der Kern des Transformators gesättigt ist. An diesem Punkt erfolgt kein weiterer Rückfluß des Stromes und der zusammenbrechende Fluß bewirkt, daß die Diode 22 in den leitenden Zustand versetzt wird. Die Anordnung ist derart, daß der Stromfluß durch den Thyristor 14 hierbei unter den Schwellwert herabgesetzt wird und der Thyristor 14 somit abgeschaltet wird.
Es können verschiedene Abänderungen dieser Schaltung durchgeführt werden, beispielsweise kann der gezeigte Oszillator durch einen anderen Oszillator von einer anderen bekannten Art ersetzt werden. Darüberhinaus braucht der Transformator nicht ein Teil eines Oszillators zu sein, sondern kann nur durch einen Impuls betätigt werden, der an dessen Primärwicklung angelegt wird. Das Zusammenbrechen des Stromflusses in dem Kern des Transformators kann bei einem geeigneten Bemessen eher als durch die Sättigung des Transformators durch eine Sättigung des Transistors 19 bewirkt werden und darüberhinaus kann die Schaltung auch so verändert werden, daß der Anstieg des Stromflusses in dem Transformator das Abschalten des Thyristors direkt bewirkt.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das ähnlich wie Fig. 1 ist, bei dem jedoch die Belastung 15 ein Motor ist, der mittels einer Diode, 24 überbrückt ist, um die gegenelektromotorische Kraft zu leiten und bei dem eine weitere Diode 25 vorgesehen ist, deren Ka-
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thoden und Anoden entsprechend mit der Anode und Kathode des Thyristors entgegengesetzt geschaltet sind. Die positive Vorspannung, die in Fig. 1 mittels der Klemme 21 vorgesehen ist, wird durch einen Anschluß der Wicklung 1.8 und der Diode 23 an die Leitung 11 über einen Widerstand angelegt. Darüberhinaus ist die Kathode der Diode 22 über die Kathoden--und Anoden-Bahn einer weiteren Diode 27 mit der Steuerelektrode des Thyristors 14 verbunden. Die Steuerelektrode ist ferner an der Leitung 12 über einen Kondensator 28 und mit der Anode der Diode 22 über einen veränderbaren Widerstand 29 verbunden. Der Thyristor wird abgeschaltet wie mit Bezug auf Pig. 1 beschrieben, nachdem er eingeschaltet worden ist, nach einer Verzögerung, in der der Kondensator 28 über den Motor 13 und den veränderbaren Widerstand 29 aufgeladen worden ist. Das Verhältnis der Dauer des Stromflusses der Impulse in dem Motor 13 wird durch die Höhe des Widerstandes 29 bestimmt, der mit einem Steuerpedal eines gewerblichen Laufwagens gekoppelt sein kann, der von dem Motor 13 angetrieben wird. Der Kondensator 28 entlädt sich über die Diode 27, wenn die Wicklung 17 einen Ausgangsimpuls erzeugt und die Diode 25 dient hierbei dazu, die Spannung an der Anode des Thyristors zu begrenzen, so daß der Überschuß an Energie, die erforderlich ist, um den Thyristor 14 abzuschalten, der Batterie wieder zugeführt wird, die die Energie zum Motor 13 liefert und somit wird sichergestellt, daß der Kondensator 28 sich immer auf die gleiche Höhe auflädt.
In Pig. 3 ist in dem abgeänderten AusfUhrungsbeispiel der Schaltung eine positive und eine negative Energiezuführleitung 31# 32 vorgesehen, die im Betrieb mit der Batterie eines gewerblichen Laufwagens über einen Schalter (nicht dargestellt) angeschlossen sind. An der Leitung 31 liegt ein Ende der Primärwicklung 33 eines Transformators 34 an, deren anderes Ende mit der Leitung 32 über die Kollektor-Emitterbahn des Transistors 35 verbunden ist. Der Transfor-
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mator 34 enthält eine RückkopplungsWicklung 36, die mit einem Ende über einen Widerstand 37 "mit der Basis des Transistors 35 verbunden ist und mit dem anderen Ende an der Leitung 3I über einen Widerstand 38 und an der Leitung^ über einen Widerstand 39 und die Kathoden-Anoden-
Bahn einer Diode 41 anliegt. Der Transformator . 34 enthält außerdem eine Sekundärwicklung 42, die einen Kondensator und eine Diode 44 überbrückt.
Eine Seite des Kondensators 43 liegt an der Leitung 32 an und dessen andere Seite ist über die Primärwicklung 45 eines Transformators 46 mit der Anode eines Thyristors 4? verbunden, dessen Kathode an der Leitung 32 anliegt und dessen Steuerelektrode über einen Widerstand 48 mit der Basis des Transistors 35 verbunden ist.
Der Motor 49des-Laufwagens ist mittels einer Diode 51 überbrückt und ist mit einer Seite an der Leitung 3I ange^ schlossen und mit seiner anderen Seite mit der Anode.eines Thyristors 52 verbunden, dessen Kathode an der Leitung 32 anliegt. Die Anode des Thyristors 52ist ferner mit der Anode einer Diode 53 verbunden, deren Kathode an der Leitung 31 über die Sekundärwi oklung 45 des Transformators 46 anliegt. - '
In einer Reihenschaltung zwischen den Leitungen 3I, 32 sind die Widerstände 55, 56, sowie ein Kondensator 58 geschaltet, wobei der Widerstand 56 veränderbar ausgeführt ist und mittels eines Pedals des Laufwagens gesteuert werden kann. Der Widerstand 55 ist mittels eines Mikroschalters 59 überbrückt, der im selben Augenblick geschlossen wird, in dem das Pedal herunter gedrückt wird. Die Verbindungsstelle des Widerstandes 57 und des Kondensators 58 ist mit einer Anode des Thyristors 52 Über die Änoden-Kathoden-Bahn einer Anode 61 verbunden und an die Leitung 32 über zwei ftl»t5lel. geschaltete Dioden 62, 63 angeschlossen. Die gleiche Verbindungsstelle des Widerstandes
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57 und des Kondensators 58 ist ferner über einen Widerstand 63 und eine Transformatorwicklung 64 mit der Basis eines Transistors 65 verbunden, dessen Emitter an der Leitung 32 anliegt. Die Wicklung 64 bildet einen Teil eines Transformators 66, dessen Primärwicklung 67 mit einem Ende an dem Kollektor des Transistors 65 und mit ihrem anderen Ende über einen Widerstand 68 an die Leitung 3I angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 69 liegt mit einem Ende an der Steuerelektrode und Kathode des Thyristors an.
Der Transformator 34, der Transistor 35 und die damit zusammenhängenden Schaltungselemente bilden einen Sperroszilla^or von einer bekannten Art, wie es auch der Transformator 66, der Transistor 65 und die zusammenhängenden Elemente sind. Die Betätigung dieses Oszillators soll nachstehend beschrieben werden. Es muß jedoch festgestellt werden, daß die Werte der Schaltung so gewählt sind, daß der erste Oszillator (der den Transformator 34 enthält) mit einer relativen niedrigen Frequenz arbeitet, beispielsweise 50 Hertz, während der zweite Oszillator (der den Transformator 66 enthält) mit einer beträchtlich höheren Frequenz arbeitet. Im Betrieb, wenn die Energiezufuhr zu den Leitungen 3I* 32 geschlossen ist, wird der Kondensator 58 nur langsam aufgeladen, da in diesem Augenblick der Mikro-Schalter 59 noch offen ist. Der zweite Oszillator beginnt sofort zu arbeiten, sobald der Kondensator 58 aufgeladen wurde, da zu diesem Zeitpunkt eine Energiezufuhr zu der Basis des Transistors 65 vorhanden ist. Das Arbeiten des zweiten Oszillators bewirkt, daß eine Beihe von Impulsen an den Thyristor 52 angelegt werden, so daß der Thyristor 52 gezündet wird und Strom durch den Motor 49 fließt. Das Schließen der Energieversorgung bewirkt außerdem, daß der erste Oszillator zu arbeiten beginnt und die Energie, die in dem Kern des Transformators 34 gespeichert wurde, wenn dessen Strom ansteigt,, dient nach
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Zusammenbrechen des Stromflusses dazu, den Kondensator 43 über die Diode 44 aufzuladen. Wenn der Stromfluß in dem Transformator 34 anzusteigen beginnt, wird ein Signal durch den Widerstand 48 zu der Steuerelektrode des Thyristors ^7 gegeben, so daß der Thyristor 47 gezündet wird und der Kondensator 43 sich, durch die Wicklung 45 und den Thyristor 47 in Reihe entlädt. Die Entladung des Kondensators 43 wirkt über die Wicklung 45 des Transformators 46, derart, daß am Motor 49 eine Spannung aufgebaut wird, die höher als die Batteriespannung ist, so daß der Thyristor 52 in seiner Änoden-Kathoden-Bahn umgekehrt vorgespannt wird. Der Thyristor 52 wird hierdurch abgeschaltet, so daß der Stromkreis zum Motor unterbrochen wird. Es kann festgestellt werden* daß nach dem Anlassen eine gewisse Verzögerung vorhanden ist, bevor der erste Abschaltimpuls von dem Kondensator erhalten wird und der Zweck des Widerstandes 55 und des Schalters 59 besteht darin, sicherzustellen, daß nach dem Anlassen der Transistor 52" nicht zu früh eingeschaltet wird.
Während der Periode , in der der Thyristor 52 sich in dem leitenden Zustande bef inäety -wircl der Kondensator 58 durch die Diode 61 in dem entladenen Zustand aufrechterhalten» Wenn der Thyristor 52 abgeschaltet wird, wird die negative Spannung, die an dem Kondensator 58 erscheint, durch die Diode 63 begrenzt und nach Vervollständigung des Impulses vom Transformator 46 beginnt der Kondensator 58 sich erneut über die.Potentiometerkette 55, 56, 57 aufzuladen, wobei zu beachten ist, daß in dieser Zeit der Mikroschalter 59 geschlossen ist und der Widerstand 55 somit kurzgeschlossen ist· Nach einer Verzögerung, die jetzt durch die Stellung desPedals bestimmt wird, mit dem der Wert des Widerstandes 56 gesteuert wird, wird der Thyristor 52 erneut gezündet, so daß der Strom zum Motor wieder fließt. Wenn die Zeit, die zum Aufladen des Kondensators 58 benötigt wird, nicht die Arbeitsperiode des ersten Oszillators überschreitet, wird der Thyristor52 mit vorbestimmten In-
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tervallen abgeschaltet, die von dem ersten Oszillator bestimmt werden und dann wiederum nach einer Verzögerung, die durch den Wert des Widerstandes 57 bestimmt wird, eingeschaltet. Je länger die Verzögerung, desto kürzer die Periode, für die der Thyristor 52 eingeschaltet ist, bevor er wiederum abgeschaltet wird. Wenn es erforderlich ist, daß der Motorstrom im wesentlichen "Null" sein soll, dann wird der Widerstand 56 so verändert, daß die Zeit, die benötigt wird den Kondensator 58 aufzuladen, nicht die Arbeitszeit des ersten Oszillators überschreitet. Die Diode 62 begrenzt die Basis-Emitterspannung des Transistors 65 auf eine geeignete Höhe.
Patentansprüche:
- 9 10982 7/0074

Claims (1)

  1. — Q —
    Patentansprüche:
    Schaltstromkreis zum Abschalten eines Schaltelementes, das den Stromfluß durch eine Belastung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator mit einer Wicklung vorgesehen ist, die parallel zu der Belastung und in Reihe mit einer Diode geschaltet ist und ferner eine Schalteinrichtung derart angeordnet ist, daß eine Änderung des Stromflusses im Transformator zum Abschalten des genannten Schaltelementes dient.
    2. Schaltstromkreis zur Steuerung des Stromflusses durch eine Belastung, die in dem Anoden-Kathodenstromkreis eines Thyristors geschaltet ist, der durch Anlegen eines Impulses an dessen Steuerelektrode einschaltbär ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator in dem Schaltstromkreis vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung (17) parallel zur genannten Belastung (155). und in Reihe mit einer Diode (22) geschaltet ist und dessen Primärwicklung (16) an einer Einrichtung (19) anliegt, die den Stromfluß durch die Primärwicklung (1-.6) derart steuert,
    -' daß ein Stromfluß inr Transformator eine Spannung der Belastung (13) aufdrückt, die höher als die Spannung an der Belastung (13) ist und die den Thyristor (14) umgekehrt vorspannt und daher abschaltet.
    .3. SehaltStromkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (14) infolge einer Erhöhung des magnetischen Flusses im Transformatorkern, abgeschaltet wird.
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    4. Schaltstromkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (14) infolge eines Abfallens des magnetischen Flusses im Transformatorkern abgeschaltet wird.
    5. Schaltstromkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator als ein Teil eines Oszillators geschaltet ist.
    6. Schaltstromkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung des Stromflusses in der Primärwicklung (1.6) durch einen Oszillator gebildet wird, der in einer seiner Perioden einen Kondensator (28) auflädt und dann eine Schalteinrichtung betätigt, so daß sich der Kondensator (28) durch die genannte Primärwicklung (16) entlädt und den Thyristor (14) abschaltet.
    7. Schaltstromkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr der Impulse an die Steuerelektrode des Thyristors (14) aus einem Oszillator besteht, der an der Steuerelektrode anliegt, ferner ein Kondensator (28) vorgesehen ist, der im !entladenen Zustande das Arbeiten des Oszillators verhindert, sowie eine Einrichtung, die den Kondensator (28) im entladenen Zustande aufrechterhält, wenn sich der Thyristor (14) im leitenden Zustande befindet und daß ein veränderbarer Widerstand (29) vorgesehen ist, über den der Kondensator (28) aufgeladen wird, wenn sich der Thyristor (14) im abgeschalteten Zustande befindet.
    8. Schaltstromkreis nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Verzögerung des Einschaltens des Thyristors (14) vorgesehen ist, bis der Kondensator (28) auf eine Höhe aufgeladen wird, die das Arbeiten des Oszillators sicherstellt.
    109827/0074
    Leers e i te
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GB2392766 1966-05-27
GB57351/66A GB1179556A (en) 1966-05-27 1966-05-27 Switching Circuits

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DE1613234B2 DE1613234B2 (de) 1971-12-30
DE1613234C3 DE1613234C3 (de) 1973-12-13

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