DE1613610A1 - Schaltung zur Steuerung der Wechselstromleistung eines Verbrauchers - Google Patents

Schaltung zur Steuerung der Wechselstromleistung eines Verbrauchers

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DE1613610A1 DE19671613610 DE1613610A DE1613610A1 DE 1613610 A1 DE1613610 A1 DE 1613610A1 DE 19671613610 DE19671613610 DE 19671613610 DE 1613610 A DE1613610 A DE 1613610A DE 1613610 A1 DE1613610 A1 DE 1613610A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung der Wechselstromleistung eines Verbrauchers, bei welcher der Verbraucher und eine Schalteinrichtung in einem Hauptstromkreis mit Wechselstromspeisung liegen. . ,
Es ist bekannt, in einem Hauptstromkreis mit Wechselstromspeisung einen gesteuerten Siliziumgleichrichter vorzusehen und die Effektivleistung zu ändern, indem der Siliziumgleiohrichter für ^ede Halbperiode der Wechselstromspeisung entsprechend früh oder spät leitend gemacht wird. Hierbei wird eine Technik verwendet, die . im allgemeinen Phasensteuerung genannt wird.
Der dabei entstehende nichtsinusförmige Stromverlauf im Hauptstromkreis führt gelegentlich zu Schwierigkeiten wegen Störungen im Rundfunkempfang und Fernsehempfang. Er führt auch gelegentlich zu Schwierigkeiten wegen Störungen zwischen zwei an sich getrennten phasengesteuerten Stromkreisen, weil das Leitendmachen des einen Stromkreises das Leibendmachen des anderen Stromkreises · schwerwiegend beeinflußt. Außerdem gibt eine weit verbreitete'Verwendung von Leistungssteuerung durch Phasensteuerung, wegen der
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damit verbundenen verzerrten Wellenformen., Anlaß zu Schwierigkeiten hinsichtlich Erzeugung und Verteilung.
Ea ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der genannten Art zu schaffen, die weniger geneigt ist, Störungen der erwähnten Art zu verursachen, um so eine Notwendigkeit, aufwendige Entstörer einsetzen zu müssen, zu vermeiden.
Die Erfindung sieht eine Schaltung der anfangs genannten Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Impulsgenerator für schwache und kurze Impulse auf die Schalteinrichtung arbeitet und die Höhe der Impulse des Impulsgenerators mittels eines Amplitudensteuerkreises zwischen dem Impulsgenerator und der Schalteinrichtung änderbar ist, wobei der Hauptstromkreis durch der Schalteinrichtung zugeführte Impulse triggerbar ist. Die schwachen und kurzen Impulse sind Impulse geringer Energie und kurzer Dauer. Die triggemden Impulse schalten z.B. ein Heiais im Hauptstromkreis.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung v/erden einzelne triggernde Impulse vorzugsweise zeitlich so erzeugt, daß sie einireffen, wenn die Speisespannung der V/echselstromspeisung durch ihre Knotenpunkte verläuft« Vorzugsweise ändert sich die Höhe der schwachen und kurzen Impulse des Impulsgenerators jeweils über eine gewählte Zeitbasie. Z.B. wächst die Höhe der schwachen und kurzen Impulse linear von einem niedrigen Wert zu einem hohen Y/ert über die gewählte Zeitbasis, die z,B„ 5o Perioden der Wechselstromspeisung , ausmacht.
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Eine solche Schaltung vermeidet krasse Verzerrungen der Wellenform des Stromverlaufes im Hauptstromkreis, Ein Stromfluß im Hauptstromkreis tritt während einer -aus einer "bestimmten Zahl von Perioden ausgewählten Zahl von Halbperioden der Wechselstrom-' speisung auf. Eine "bevorzugte Zahl von Perioden ist Z0B0 5o. Hierbei liefern zwei Halbperioden der 5o Perioden zwei Prozent der mit den 5o Perioden insgesamt lieferbaren Yfechselstromleistung, Diese Wechselstromleistung ist bei Anwendung der Erfindung für eine Heizung Heizleistung.
Anhand der Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigt, wird die Erfindung nachfolgend ausführlich beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
Ji1Xg. 1 eine Wellenform einer Einphasen-Wechselstromspeisung,
Pig. 2 einen Verlauf der Ifeehselstromspeisung gemäß 3?ig. 1 nach einer Gleichrichtung,
Jig. 3 schwache und kurze Impulse in ihrer grundsätzlichen JOrm,
Pig. 4 die Impulse gemäß ^ig« 3 mit stufenweise allmählich ansteigender Höhe,
S1Xg. 5 eine Schaltung für einen Impulsgenerator für einen Auflauf von Impulsen,
•kige 6 und 7 je?reils eine Schaltung zur Steuerung der Wechselstromleistung eines Verbrauchers und
]?ig. 7A und 7B jeweils eine Abwandlung der Schaltung gemäß , 7-
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!Sine liiiijjhoBeii-V/echselGtrornspeiBung besitzt eine \ie -Λenfori·ι, wie Gie I1Ig. 1 zeigt. Hm ch einer Gleichrichtung btsitst die w&clieolstromspeisung einen Verlauf, wie ihn Pig. 2 zeigt. Der Verlauf gemäß -^ ig. 2 läßt sich umwandeln in periodische Impulse i~leichbleibender Größe, doh. Höhe, wie sie Figo ? zeigt, und in periodische Impulse, deren Höhe während einer Zeitspanne, doho über eine Zeitbasis, stetig und linear ansteigt, wie -ie Fig. 4 neigt. Die Zeitbasis' ist z.B» durch 5o Perioden der Wechsels tronispei sung gegeben. Um einen Auslauf, d.h. eine Folge von rampenartig wachsenden Impulsen gemäß ^igo 4 zu erzeugen, wird ein Impulsgenerator mit einer Schaltung genäß Fig, 5 verwendet.
Bei den Impulsgenerator gemäß Fig. 5 ist ein Rampengenerator mit einem Uinsohichttransi'stor T 1, einem [Or&nsietor T2, einem Kondensator 0 und einem Ausgangstransiator T 3 vorgesehen. Der Emitter des i^inschichttransietors T1 und die Bfnie des Ausgengs.-transistors T3 sind mit dem Kollektor des Transistors T 2 und den Kondensator G verbunden. Der Emitter des Ausg-r.'ngsti\:neii;tors T3 ist über eine Diode D1 mit einem Ausgang Tout verbunden. Der Transistor T2 und der Üinschichttransistor T1 entladen zusammenwirkend den Kondensator 0 nach einer Gr und ze it spanne» Eine Grunclzeitspanne von einer Sekunde ist charakteristisch, απ ürritter des Ausgangstransistors T 3 tritt während der Grund^eitspLinne eine Rampenspannung auf. Impulse eines monosteibilen netzstabilisicrten Generators mit I00 Perioden pro Sekunde v/srden einer Diode DZ über einen Eingang Pin zugeführt. Die Diode D1 ist am Aucgrng lout an die augenblickliche Kampenspannung gelegt, so daß am Aus-
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gang Pout kein Impuls auftritt, wenn die Rampenspannung Nulllist, und die Höhe der Impulse am Ausg'ang wächst, wenn die Rampenspannung wächst. Auf diese Weise tritt am Ausgang.Pout des Impuls generators gemäß ^'ig. 5 ein Auflauf von Impulsen auf.
Bei der Schaltung gemäß ^'ig. 6 liegt in einem einen Widerstand
als Verbraucher aufweisenden Hauptstromkreis ala Schalteinrichtung SOR ein Siliziumgleichrichter, der über einen Übertrager T angesteuert wird. Der übertrager I wird seinerseits über ein von Hand einstellbares Potentiometer P mit einem Auflauf von Impulsen gespeist, der von einem Impulsgenerator gemäß Pig. 5 abgegeben wird. Somit liegt zwischen dem Impulsgenerator und der Schalteinrichtung SCR ein Amplitudensteuerkreis, der ein Potentiometer aufweist. ■ • ".
»Venn der den niedrigsten Wert aufweisende Impuls eines Auflaufes
stark genug ist, um die Schalteinrichtung. SCR, d.h. den Siliziumer gleichrichter, zu scfialten, dann wird/die Schalteinrichtung, wenn er sie ohne Schwächung erreicht, ebenso leitend machen» wie jeder während der Zeitbasis nachfolgende Impuls des Auflaufes., Sind die Impulse mittels des von Hand, einstellbaren Potentioneters P auf 5o?£ ihrer üblichen Höhe gedämpft, dann wird das Leitendmachen der Schalteinrichtung SCS um die erst· Hälfte dir Zeitbaeie vtreügert. Auf <$ieae Weiee wird duroh Xndera der Diapfuftf dtf X·· pulse eine Handsteuerung derjenigen feoheeletroeleietunf errelobt« die dem im HauptStromkreis liegenden Verbraucher zugeführt wird·
Bei einer Weiterbildung der Schaltung gemäß Fig. 6 werden die in ihrer Höhe linear wachsenden Impulse weiteren Impulsen überlagert,
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■deren Höhe sich in Abhängigkeit von der Temperatur eines zu beheizenden Raumes bzw. einer zu beheizenden Masse ändert» Hierzu ist bei der Schaltung gemäß Fig, 7 eine übliche Brücke B vorgesehen, bei der zumindest ein Brückenzweig von einem wärmeempfindlichen Element, z.B. einem temperamenturabhängigen Widerstand gebildet ist. Die Brücke B wird:mit achwachen und kurzen Impulsen konstanter Höhe gespeist, die dann auftreten» wenn die Speisespannung, d.h. die Hetzspannung der Wechaelstromspeisung durch ihre Knotenpunkte geht. Hierbei ist der monostabile hetzstabilisierte Generator, der den Eingang Pin des Impulsgenerators gemäß 2?ig". 5 speist, als Impulsgenerator für schwache und kürze Impulse verwendbar, der die Brücke B mit Impulsen konstanter Höhe speist·
Am Ausgang der Brücke B treten Impulse auf, deren Höhe sich proportional zu einer Abweichung von einem «»»erwünschten Temperaturwert ändert. Diese temperaturabhängigen Impulse werden den vorher beschriebenen während der Zeitbasis in der Höhe linear ansteigenden Impulsen überlagert. Die Schaltung gemäß S1Ig. 7 ist somit derart ausgebildet, daß neben dem Impulsgenerator, der über die Brücke B mit dem wärmeempfindlichen Element als·Brückenzweig auf die Schalteinrichtung SCH arbeitet, der Impulsgenerator für Impulae an der ΗοΊιθ gemäß ^ig. 5 auf di» Schalteinrichtung arbeitet. Die Überlagerung wir4 aο durchgeführt, daß die Schalteinrichtung SOH b»i jtd*r H*lbperiode. der Weöhe·!·tro«*pei»üng geschaltet wird, wenn die mit dem wärmeempfindlich en-"'Sle^ttnt gemeasene Temperatur merklioh unter dem erwünschten Temperaturwert liegtf - steigt die ■ gemessene Temperatur an, so erfolgt das' Schalten der Schalteinrichtung SCR entsprechend Bpäter in der Ze'itbaeis, wodurch die
109819/0170 t bad original 7-" .
den Vex·brsucher im Hauj>tstromlcreis :zu
sinkt * ..;- '-.. ..-■:■■.... /
Die Speisung -der Brücke B mit dem _■ temperatur abh^gigen Tjzw. lärnieenpfiridliclier;: Slemeiit durch Impulee hat gegeimber eiiier ülDliehen ständigen Speisung mit Vie ehe els tr om den."Vorteil. w^seTitliGh gerixx2;ereri -Iieistuii^si'-er'brauGhes. der Β?-&ο1ι.βΐϊ-ζπβϊ(Γ&ό:.Ή&?'-~~1>&^$'αΏ.£&~ verbrauch des te?ir-c:.ratura"bhangigeii -Elementes lieträgt, bei gleicher Höhe des Maimnalarmsignales^- bei Speisung der;Brücke B durcii Impulce nur ein 'Prozent der üblichen ständigen Speisung. Die somit erreichte beachtliche Verringerung der Selb^taüfheizung des_.-irem-peraturabhfaigigen Jilenientes läiit- eine gröii-ere (xenauiglteit der Temperaturnessung zu. Dies ist besonders wichtig/hei platindrahtfülilci-n und bei Heißleitern, eiaschließlich solchen aus Eimioxyd. j ajKjhete^por? tür abhängigen iler.-ente haben ein äußerst "begrenztes Leictuii^saufiiahBieArermaren. Sie VerFendung von Impulsen mächt es riLrllch, einige !Eeisrieraturfühler zu" verwenden, die hei ständiger o'/ieicimg Yt-egen eii-C-r-laößlicfcen totalen Überhitzung und wegen der ; ueixiinr ich tunken ?iit ne/tativem ileriperaturlcoeffizienten auf treten-Sen Kumulativen Erhitzung flieht verwendbar sind« - - -; :
eine Steuerung in Abhängigkeit von drei Großen.erwünscht ist, dann werden die von der BrIi cke abgegebenen Impulse einem'Scheit elwert^eßelement»" z.B. einem ifeLdeffekt-Sransistor> zugeführt. Die dabei entstehenden Glelchstronsignale. v;erden z.B» einem üblichen iunirtionsverstärker zugeführt, dessen Änsgangswert der linearen1 Ham>ens>:;ann,un2 überlagert wird« : Auf. diese Weise sind proportionale,
integrale und dii'f erentiale Funktionen erreichbar,, wobei die Yorteile des Zeitproportionalen und des bei liullspannung 'jjriggerns erhalten bleiben, -
Ein einziger Generator für Impulse konetenter Höhe und ein einziger Impulsgenerator für Impulse mit während der Zeitbasis linear ansteigender Höhe sind zusammen für verschiedene Teriperaturmeßeinriclituiisen und verschiedene Hauptctromkreire ■ve;:'-.i-encibar.Tor dem Hauptstromkreis können Verstärker zur Verstärkung der temperaturäbhängigen Signale vorgesehen sein.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 7 A sind zwei gesteuerte Gleichrichter S0R.1, SCR2 im Hauptstromkreis vorgesehen, wodurch eine Zweiweg-Steuerung der Wechselstromspeisung erreicht wird. Die beiden Gleichrichter SCR1, S0E2 werden ,jeweils von einem Übertrager 'J) 1 , T2 gespeist. Die Speisung der beiden Übertrager T1, T2 erfolgt in gleicher V/eise wie bei der Schaltung gemäß Fig. 7β Die Schaltung gemäß Fig. 7 B ist eine Abwandlung der Schaltung gemäß Fig. 7 A. Die beiden gesteuerten Gleichrichter SCH1, SCII2■ werden von zwei Sekundärwicklungen eines Übertragers T3 mit gemeinsamer Primärwicklung gespeist.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform werden die Impulse am Ausgang der Brücke einem F.E.T* Differentialverstärker' zugeführt, der eine Spitsengleichspannung abgibt, die von der Brücken-. Verstimmung abhängt, -^iese Spitzengleichspannung ist dazu verwendbar ι die Anfangshöhe der Rampenspannung; oder des Auf lauf ens von
.■■"■ ■ ·■ - - 9 - ■
tOS819/fH7Ö '■ „ .
Impulsen, anwacns ender Höhe festzulegen.
Bei nicht dargestellten Auef iih^un^sf ormen ist da ε temperaturabhängige l.leueüt nicht in einor Brücke angeordnet.. Vielmehr ist rioi" »-'paiinun.'jsabiall über das temperatura"hhan,.glge Slemeiit /bzw, der 3tror,: durch dna "teraperaturabhängi-re Element .in änderer Weise ausgenutzt, um Information über eine zu,messende Temperatur zu erhalten,- · .... :'■'.-
Bei weiteren Ausfuhrungsformen ist jeder einzelne Impuls durch, eine Gruppe von Hoohfrequenzimpulsen ersetat, die dann auftritt, v/enn die Speisespannung, der Weohselstromspeisung dutch-Full geht. Die Erfordernisse eines induktiven- oder kapazitiven Verbrauchers laseeri sich durch eine Phasenverschiebung der Impulse berücksichtigen. · .; ■:.".-■- .'-.-■
BAD ORIQINÄU

Claims (7)

; Patentansprüche IbI 3610
1.) Schaltung zur Steuerung der Wechselstromleistung eines Verbrauchers, bei welcher der Verbraucher und eine Schalteinrichtung in einem Hauptstromkreis mit Wechselstronspeisung liegen, dadurch gekennzeichnet,daß ein Impulsgenerator für schwache und kurze Impulse auf die Schalteinrichtung (SCR) arbeitet und die Höh· der Impulse des Impulsgenerators mittels eines Amplitudenateuerkreiaea zwieohen dem Impulsgenerator und der Steuereinrichtung änderbar ist, wobei der Hauptstromkreis durch der Schalteinrichtung zugeführt· impulse triggerbar ist.
2·) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet«daß die schwachen und kurzen Impuls· des Impulsgenerators beim Nullwert der W*oha«letromep*ieung (A.CSUfPLY) auftreten.
3«) Schaltung nach Anapruoh 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet. daß Bioh dl« Höh· der schwachen und kurzen Impulse das Impulsgenε a~ tore jeweils über ein· gewählt· Zaitbasia ändert·
4.) Schaltung nach Anspruch 3. dadurch ««kennzeichnet« daß die Änderung über die Ztitbaei» linear von ein·» niedrigen Wert eu •in·* hohen Wert verläuft·
5.) Schaltung nach einen der Anspruch· 1 bis 4, dadurch gtkenngclohnet, daß der Amplitudeneteuerkreia ein Potentiometer (P) aufweist«
^ ".- . η"'- ' 11513610
6.) Schaltung nach einem der Ansprüche 1Ms S* dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudensteuerkreiß ein temperaturabhängiges Element aufweist» über das Impulse zu der Schalteinrichtung (SCR) gelangen,.
7.) Sohaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Impulsgenerator, der über den Amplitudensteuerkreis mit dem . temperaturabhängigen Element auf SI« Schalteinrichtung arbeitet, ein weiterer Impulsgenerator für schwache und kurze Impulse auf die Schalteinrichtung (SC&). arbeitet.
INSPgGtED 109819/^170 *
Leerseite
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