Durch einen Kontaktgeber gesteuertes Relais zur Phasenanschnittsteuerung
eines Stromtores, Die Erfindung betrifft ein-durch einen Kontaktgeber gesteuertes
elektronisches Relais zur Phasenanschnittsteuerung eines Stromtores, das insbesondere
in-Zweipunkt-Regeleinrichtungen verwendet werden kann, beispielsweise in einer Zweipunkt-Temperaturregeleinrichtung,
Stromtore werden häufig als Stellglieder in Regeleinrichtungen verwendet, Beispielsweise
ist bereits eine Temperatur-
| regeleinrichtung bekannt, bei der die Stromzufuhr zu einem |
| Heizelement über ein Stromtor erfolgt, das vom Temperatur- |
| fühler gesteuert wird. Es ist auch bereits bekannt,. Stromtore |
| nach dem Phasenanschnittverfahren zu steuern, |
| Bei einer Zweipunkt-Regeleinrichtung wird bekanntlich die |
| Stellgröße der Störgröße angepaßt, um allzu große Regel- |
| schwankungen zu vermeiden. Beispielsweise treten bei der |
| Temperaturstabilisierung eines Thermostaten mit Hilfe eines |
| Kontakt-Thermometers Temperaturschwankungen (Regelschwankungen) |
| um den vorgegebenen Sollwert der Temperatur auf, Der-Mittelwert |
| dieser Schwankungen stimmt mit dem vorgegebenen Sollwert der |
| Temperatur nur dann überein, wenn dieser ungefähr
50% der |
| Temperatur beträgt, die bei gleicher, jedoch ungeschalteter
Heiz- |
| leistung erreicht wird. Man muß also die Heizleistung an den |
| Energiebedarf anpassen, Optimale Anpassung liegt vor, wenn
das |
| Verhältnis zwischen Ein- und-Aus-Zeiten (Tastverhältnis) des |
| Stellgliedes den Wert 1 annimmt. Zur Reduzierung von Regel- |
| schwankungen auf ein Minimum empfiehlt es sich bekanntlich, |
| die benötigte Heizleistung in eine vom Stellglied unbeein- |
| flußte Dauerleistung und in eine vom Stellglied mit dem Tast- |
| verhältnis 1 zugeschaltete Regelleistung aufzuteilen, |
| Es sind bereits Stellglieder bekannt, die zwei getrennte -: |
| Steuerkreise für Dauerleistung und Regelleistung aufweisen
und |
| bei.denen-die durch Summation von Dauerleistung und Regel- |
| leistung gebildete Spitzenleistung der Regelstrecke über ein |
| gemeinsames Glied zugeführt werden können; |
| Nachteilig ist bei diesen herkömmlichen Stellgliedern, dat3 |
| die getrennten Steuerkreise für Dauerleistung und Regelleistung |
| einen sehr hohen Aufwand an Bauteilen erfordern. Weiterhin |
| müssen bei verändertem Störgrößeneinflut3-die günstigsten |
| Werte für Dauerleistung und Regelleistung neu ermittelt werden. |
| In der Praxis ist dies mit relativ hohem Zeitaufwand ver- |
| bunden, beispielsweise muß die Dauerleistung so lange erhöht
und |
| die Regelleistung so lange vermindert werden, bis das Tastver- |
| hältnis, mit dem die Regelleistung zugeschaltet wird, dem Wert |
| 1 nahekommt, . |
| Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine |
| Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der unter Verwendung einer |
| einzigen Steuerschaltung sowohl die Dauerleistung als auch
die |
| Regelleistung über ein einziges Stellglied zugeführt werden
kann. |
| Insbesondere sollen Spitzenleistung und Dauerleistung im |
| wesentlichen stetig und weitgehend verlustfrei einstellbar
sein, |
| Die der Erfindung zugrundeliegendeäAufgabe wird nun gelöst |
| durch ein durch einen Kontaktgeber gesteuertes elektronisches |
| Relais zur Phasenanschnittsteuerung eines Stromtores, das dadurch |
| gekennzeichnet ist, daß parallel zu einem über die Emitter- |
| Kollektor-Strecke eines Transistors an eine Ladestromquelle |
| angeschlossenen Kondensator ein Entladungskreis liegt, über |
| den sich der Kondensator nach Aufladung auf einen vorgegebenen |
| Wert in Form eines einen Zündimpuls an der Steuerelektrode
des |
| Stromtores bewirkenden Entladestromstoßes entlädt, und bei
dem |
| unter Steuerung durch den Kontaktgeber an die Basiselektrode |
| dieses Transistors zwei unterschiedliche Vorspannungen anlegbar |
| sind, von denen die eine einen geringeren Ladestrom als die |
| andere gewährleistet, |
| Das Relais nach der Erfindung steuert das Stromtor derart, |
| daß bei Betätigung des Steuerkontaktes des Kontaktgebers die |
| Ausgangsleistung des Stromtores zwischen einem niedrigen Wert |
| und einem hohen Wert umgeschaltet wird. Inder einen
Stellung |
| des-Steuerkontaktes des Kontaktgebers wird also lediglich die |
| Dauerleistung und in der anderen Stellung des Steuerkontaktes |
| des Kontaktgebers die Spitzenleistung abgegeben, Die Gesamt- |
| leistung (Dauerleistung + Regelleistung) kann stufenlos, |
| mit Hilfe eines im Ladestromkreis angeordneten Stellwiderstandes |
| eingestellt werden. Die Dauerleistung kann durch Veränderung |
| der einen Vorspannung der Basiselektrode des einen Transistors |
| ebenfalls stufenlos in-Prozenten der eingestellten Spitzen- |
| leistung eingestellt werden, Das Verhältnis der Dauerleistung |
| zur Spitzenleistung bleibt bei Änderung der Gesamtleistung |
| weitgehend erhalten, |
| Die Anpassung von Dauerleistung und Spitzenleistung an die |
| jeweilige Regelstrecke-kann in einfacher Weise so erfolgen, |
| daß zunächst die Spitzenleistung ohne Dauerleistung so einge- |
| stellt wird, daß das Tastverhältnis einen möglichst großen
Wert |
| annimmt, Anschließend wird dann der Anteil der Dauerleistung
v |
| an der gewählten Gesamtleistung so weit erhöht, daß das-Tast- |
| verhältnis dem Wert 1 nahekommt, Das so ermittelte Verhältnis |
| aus Dauerleistung und Spitzenleistung bleibt erhalten, wenn
die |
| Gesamtleistung geändert wird. Da das günstigste Verhältnis
von |
| Dauerleistung zur Gesamtleistung im wesentlichen allein von |
| den Eigenschaften der Regelstrecke abhängt, genügt es bei |
| verändertem Störgrößeneinfluß nur die Spitzenleistung an die |
| neuen Verhältnisse anzupassen, |
| Die Erfindung wird nun näher anhand der beiliegenden |
| Zeichnung erläutert: in der das Schaltbild einer Ausführungsform |
| der Erfindung dargestellt ist, |
| Das in der Zeichnung dargestellte elektronische kelais |
| enthält einen Kondensator 1, der über die Emitter-gollektor- |
| Strecke eines Transistors 2. von einem Gleichrichter 3 aufgeladen |
| werden kann. An die Eingangsklemmen 4,5 des Gleichrichters
3 |
| kann durch Schließen eines Schalters 6 eine Wechselspannung
ange- |
| legt werden, Die mit den Ausgangsklemmen ?,8 des Gleichrichters
3 |
| in Verbindung stehenden Zuleitungen 9,10 enthalten jeweils
einen |
| Widerstand 11,12, Bei geschlossenem Schalter 6 liefert der |
| Gleichrichter Halbwellen einer Polarität, Gleichzeitig -wird
die |
| Wechselspannung auch noch über die Kathoden-Anoden-Strecke
eines |
| Thyristors 13 an einen Verbraucher 14 angelegt, |
| Zur Erzeugung von Zündimpulsen für den Thyristor 13 ist |
| dem Kondensator 1 ein Entladekreis zugeordnet, :der einen |
| Uni junction-Transistor 15 umfasst, dessen Emitter-Elektrode
16 |
| mit der mit der Emitter-Elektrode 17,des Transistors 2 verbundenen |
| Belegung 18 des Kondensators 1 in Verbindung steht. Die eine |
| Basis-Elektrode 19 des Unijunction-Transistors 15 ist über
einen |
| Widerstand 20 mit der über einen. Widerstand 21 zur Kollektor- |
| Elektrode 22 des Transistors 2 führenden Zuleitung 9 und die |
| andere Basis-Elektrode 23 über die Primärwicklung 24 eines |
| Übertragers 25 mit der anderen Belegung 26 des Kondensators
1 |
| verbunden, Die Sekundärwicklung 27 des Ubertragers 25 liegt |
| zwischen Anode 28 und Steuerelektrode 29 des Thyristors 13, |
| In der Zuleitung zur Steuerelektrode 29 ist ein Widerstand
31 |
| vorgesehen, |
| Zwischen der Kollektor-Elektrode 22 des Transistors 2 und |
| der Belegung 18 des Kondensators 1 liegt eine Zener Diode 32, |
| die gewährleistet, da13 die in der Basis-Spannung des Uni juncti.on- |
| Transistors 15 während jeder vom. Gleichrichter 3 gelieferten |
| ,Halbpelle einen angenähert rechteckförmigen Verlauf aufweist,
' |
| .Dadurch wird ein großer Zündwinkel-Verstellbereich ermöglicht, |
| .Der Transistor 2 wird durch einen Kontaktgeber gesteuert, |
| Zu diesem Zweck ist die Basiselektrode 33 des Transistors 2 |
| mit dem Abgreifer 34 eines Stellwiderstandes 35 verbunden,
der |
| in Reihe mit einem durch den Kontaktgeber gesteuerten Schalter
S |
| zwischen den Zuleitungen 9 und 10 liegt. Bei geschlossenem |
| Schalter S liegt also an der Basiselektrode 33 des Transistors
2 |
| eine andere Spannung als bei geöffnetem Schalter, so daß der |
| Transistor 2 bei offenem Schalter S eine bessere Leitfähigkeit |
| aufweist als bei geschlossenem Schalter S und daher bei offenem |
| Schalter S ein größerer Ladestrom als bei geschlossenem Schalter |
| S zum Kondensator 1 fließen kann. Zur Begrenzung des Lade- |
| stromes ist zwischen dem Transistor 2 und dem Kondensator 1 |
| ein Stellwiderstand 36 sowie ein in Reihe dazu liegender |
| Festwiderstand 37 vorgesehen, Zwischen der Emitter-Elektrode
17 |
| des Transistors 2 und der Basis-Elektrode 33 des Transistors
2 |
| liegt ein Widerstand 38. |
| Der bei geschlossenem Schalter S durch den Transistor 2 |
| fließende Strom läßt sich mit Hilfe des Stellviderstandes
35 |
| einstellen, In Reihe zum Stehwiderstand 35 ist ein weiterer |
| Stehwiderstand 39 vorgesehen, dessen Abereifer-mit der Lade- |
| Stromzuleitung 9 verbunden ist. Mit dem Stellwiderstand 39 |
| ' kann der maximal mögliche Unterschied des Ladestromes bei
ge- |
| öffnetem und geschlossenem Schalter S fest vorgegeben
werden, |
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung
wird der vom Kontaktgeber gesteuerte Schalter S von einem Transistor 40 gebildet,
der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe zu den hintereinander geschalteten
Stellwiderständen 35,39 liegt, Der Transistor 40 weist einen Emitter-Widerstand
41 und einen Basis-Widerstand 42 auf, Parallel zur Zener-Diode 32 liegen zwei zu
einem Spannungsteiler hintereinander geschaltete Widerstände 43 und 44, Die Steuerkontakte
des Kontaktgebers sind mit der Bezugszahl 45- bezeichnet, Um die Funktion des Relais
in bezug auf öffnen und Schließen der Steuerkontakte 45 vertauschen zu können, ist
ein Umschalter 46 vorgesehen, In der Schaltstellung a des Umschalters 46 liegen
die Steuerkontakte 45 parallel zum Widerstand 44,und die Verbindungsleitung 47 der
beiden Widerstände 43 und 44 ist unmittelbar mit der Basis-Elektrode 48 des Transistors
40 verbunden. In der Schaltstellung b liegen die Steuerkontakte 45 in Reihe zwischen
der Verbindungsleitung 47 der beiden Widerstände 43 und 44 und der Basis-Elektrode
48 des Transistors 40, Der Transistor 40 sowie der Umschalter 46 und die zugehörigen
Widerstände können auch weggelassen werdenlund die Steuerkontakte 45 des Kontaktgebers
können unmittelbar zwischen
der Zuleitung 10 und dem Stellwiderstand
35 angeordnet werden. Das elektronische Relais nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen:
Bei der einzeichneten Schaltstellung a des Umschalters 46 und bei offenen Steuerkontakten
45 ist der Transistor 40 gesperrt und es fließt daher während einer Halbwelle über
den Transistor _2 der aufgrund der Einstellung des Stallwiderstandes 36 mögliche,
maximale Ladungsstrom zum Kondensator 1 und lädt diesen auf. Sobald die Kondensator-Spannung
auf die Zünd-Spannung des Unijunction-Transistors 15 angestiegen ist, wird der Kondensator
über die Primärwicklung 24 c!es Übertragers 25 entladen, wodurch in der Sekundärwicklung.27
ein Zünd-Impuls induziert wird, der den Thyristor 13 zündet, Die Phasenlage des
Zünd-Impulses relativ zur Phase der Anodenspannung des Thyristors 13 (Zündwinkel)
bestimmt die vom Thyristor durchgelassene Leistung. Diese hängt bei o&enen Steuerkontakten
45 nur von dem am Stehwiderstand 36 eingestellten Widerstandswert ab (Spitzenleistung),
Je kleiner die Kapazität des Kondensators 1 ist, desto schneller
wird die
Zündspannung des Unijunction-Transistors 15 erreicht und umso häufiger wird der
Kondensator 1 während einer Halbwelle aufgeladen und entladen, Von Bedeutung ist
jedoch nur die erste Entladung des Kondensators 1 während einer Halbwelle,
Die
Zündspannung des Unijunction-Transistors 15 ist eine Funktion der Interbasis-Spannung,
die mit der am Thyristor 13 liegenden Spannung in phasenstarrer Beziehung steht,
Die Interbasis-Spannung ändert sich während jeder der vom Gleichrichter gelieferten
Halbwelle zwischen Null und einem Maximalwert.