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Verfahren zum Schalteng Stellen oder Regeln von induktiven Laatstromkreisen.
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Die Erfindung betrifft eit Verfahren zum Schalten, Stellen oder Regeln
von Induktiven Lantstromicreisenl die aus einen Wochaelstromnetz unter Ausnutzung
der Vontilwirkung von Halbleiterbauglenenten gespeist worden, d.h. zu& Betrieb
von Induktiven Lasten mit pulsierenden Gleichstrom.
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Worden zur Gleichrichtung bzw. zur Gleichrichtung und Schaltungl Halbleitervontile
auf der Basis von Gernenium-und Silizium verwendet, so treten eine Reihe
be-
sonderer Schwierigkeiten auf% die mit der Eigenart dieser Halbleiterbauelenente
In Zusammenhang stehen. Wird an den Schalten% Stellen oder Regeln
der induktivon Last eine besondere Anforderung gentelltg inabesondere der
schnelle Abbau den Begnotfalden gefordertg so führen besondere die
mm Schutz der Halbleiterbau-.alemente ergriffenen Maßnahnen zu einer Verzögerung
des Poldabbauen in der induxtiven Last. Bei einem Teil j1er Halbleiterbauelenente
mit Zundcharakterintik ist es erforderlich, daß zum sicheren Zunden
ein bestimm-.ter Betriebeatron fließt" wodurch sich bei angeschlossauer
induktiver
Last und kurzem Zündiapuls Zundschwierigkeiten ergeben. Das Sperren der Halbleiterbauglemente,auch
Löschen genanatt macht teilweise ebenfalls Schwierigkeiten.
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Die Nrfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel und ihr liegt
die Aufgabe zu Grunde, durch geeignete Verfahrensachritte den bchutz der Halbleiterbauelemento
in Betriebestromkreipl den Abbau der Induktivität in der Last und
das schnelle Ninachalten und #;perren der Halbleiterbauelemente mittels einer
einzigen beschaltungegruppe zu verwirklichene Die Lösung dieser Aufgabe sieht
voi--, daß während. des
Anstieges jeder Halbwolle eine Küpazität parallel
zur Last auf einen Teilwort der Betrieboopannung uber einen Widerstand und
ein erstes Halbleiterventil aufgeladen wird, daß anschließend, während
des Abfalles jeder Halbwolle die Kapazität uber ein zweiten Halbleitervontil
und über ILie Last entladen wird, und deU bei Abschaltung den Stromkreises
der Induktionnstrom über das zweite flalbleitervontil zur Kapazität geleitet wird,
die sich unachließend aber den Widerstand den erste Halbleitervontil und
die Last entlädt.
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'to ist bekannt# parallel zur induktiven Last einen ohnechen
Widerstand zu lagen, dadurch ergibt sich ein dauernder zusätzlicher 2tromverbrauch,
der gefährliche 5.Wanaungsanstieg bei der Abschaltung wird nur teilweise verhindert
und der Abbau den magnetischen Feldes verzögert.
Es
ist auch bekannt, parallgl zur induKtiven Last ein Ver-tilg entgegen der Betriebsstromrichtung
gepoltg au lege.u. wodurch jedoch eine groäo Abschaltverzoe,4rung eintritt, so,
daß auch diese Maßnahme far uen geschilderten Zweck uußeeiguet ist. Auch die Kombination,
d.h. Reihenschaltung von Widerstand und Ventil parallel zur Induktivität't r.,unn
die geschilderten Schwierigkeiten nicht beheben.) insbesondere keinen gunstigen
Einfluß auf die Einschaltung und den Feldabbau ausuben. ein Beschalten der InduKtivität
mit einem Kondensator, eine bekannte kaiinahmag hat ein Anheben der Betrieboopannung
zur Folge. Ausserdem ist eine Dämpfung der beim Abschalten auftretenden Schwingung
erforderlichg wodurch wieder die schnelle Aufladung verhindert wird. boll ein entladener
Kondensator zur Aufnahme den Induktionentrozes Verwendung finden, so ist ein gesonderter
behaltvorgang nötig.
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Zum btand der Technik wird auf die deutschen Patentschriften
613 8329 1 050 912 und die deutschen Aualegeschriften 1 079 1799
1 159 o729 1 175 3219 1 175 74o9 1 185 2839
1 189 6o89
1 197 1551 1 2o1 4961 1 213 o44 und 1 2o8 3U verwiesen.
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Alle bekannten Anordnungen sind auf die Beseitigung
den einen oder anderen kangels abgestellt, aber nicht geeignet,
alle
Problem* in optimaler Weine zu lösen, nämlich den Schutz der Halbleiterbauelementesden
schnellen Abbau den Magnetfelden, die schnelle Finschaltung, das sichere Zunden
und das schnelle Sperren der Halbleiterbauelemente.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von zwei Schaltungsbeispielen
erläutert.
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In Fig. 1 ist die induktive Last "Lll mit einer Beachaltungsgruppe
1 - 4 versehen und uber in Brätke geschaltete
Gleichrichter
21 - 24 und einen Transformator 11
Mit den Wechselstrom-Netz verbunden.
Zum Nin- und Ausschalten dient der Schalter NS". Wird dieser Schalter geschlossen,
so fließt vom-Pluspol der Gleichrichterbrücke über den bchalter
NS" und die induktive Last "L" der Betriebestron zum Minuspol. Dieser Strom
ergibt sich auf Grund einer pulsierenden Gleichspannung. Diese pulsierende Gleichspannung
lädt während des Spannungsanstiegea den Kondensator 4 über den Widerstaud
3 und den Halbleiterveatil 1 auf. Noch Überschreiten
den Scheitelwertes der Spannung läßt die Aufladung zunächst noch4 wird Null,
und in den Augenblick in dem den Potential um Kondensator 4
über den Potential des Pluspunkten der Gleichrichterbrückt liegt,
entlädt sich der Kondensator 4 wieder über die Last ftLn und das Halbleitervontil
2. Der Kondensator 4 wird alao-weder bei eingeschaltetem Schalter OB" noch
bei ausgeschaltetem bchalter *b" voll aufgeladen.
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Wird nun der Schalter "S" zwecks Abschaltung der induktitren Last
"L" geöffnet# so fließt der Induktionsstrom von der Last 010 kommendl über
das Halbleiterventil 2 auf den Kondensator 4.
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Dieser Vorgang dauert solange, bin ein Ausgleichazustand zwischen
der Last "L" und dem Kondensator 4 erreicht Ist. Dabei ist zu beachten, daß sobaldgauf
Grund eines geringeren Stromeagdie Spannung an der Last ansteigt, sofort ein Ladestrom
zum Kondensator fließt. Der geeamte Induxtionsetron ist zunächst in dem Kondensator
J) gespeichert.
Sobald nun die Spannung an den Klemmen der
Last abklingtg setzt eine gi2tjedung den Kondensator& 4 über
den Wideratqnd und den Halbleitervontil 1 ein. Da
der
Widerstand einen wensentlich höheren Wort als
der Widerstand der Last hatg
(etwa 100 £ach), wird der größte Teil der gespeicherten Energie in Wärme
umgesetzt. Der geringe Entladtetroag welckher rückwärts über die Last tließtg trägt
zum Abbau den maghetischen Feldes bei* Durch diene Schaltungsanordnung
wird erreicht, daß der Induktionestrom und damit die in der Last gespeicherte
Energie näch Abecheltung, sofort auf den Kondensator übergeht, wen einen sehr achapllen
Foldabbau zur Folge hat. Der enachlIeßende Vatladeußestrom sorgt für den
Abbau
der Resonanz. Auf Grund der Anordnung können
überhöhte Induktioneapannungen,
nicht auftreten# wen unter anderen auch zu einer*wenentlichen. Entlastung
den
Schultern 030 führt. Diener kann daher auch als kontaktloser
Schalter# etwa als Transistor ausgeführt worden. 29 Pig-, 2 ist e"s
andere Schaltungsanordnung wiedergegeben* Die hier vorgesehenen tbjcristoren
25 und 26
dienen gleichzeitig als GleichrIchter und Schalter.
Bei Bedarf könne», sie auch als Steller oder Regler Verwendung finden.
l'hyristorent auch Vierschichttrioden genennt" haben nun bekanntlich
die irigenschertg ohne Zün--dung den Strom weiter bis zum Kulldurobgang
zu führen. Diene Eigenart fuhrt* bisher bei Anschluß von induktiven Lattkreinen
dazu, daß bei der Abachaltung auf Grund der InduktIoneapanng M
den zuletzt gesundet4 Ventil (Thyristor.)
den Strom
weiter führteg so daß die Induktioneapannung gegen die negetive Betriebesi#auuung
geschaltet waD. nette die Induktivität eine bestimmte Hohe erreicht# so
erfolgte
während der negativen aalbwolle keine Ab-
schaltung. Da bei der denn
folgenden positiven Halbwolle wieder ein Ftldaufbau erfolgtag wer die Abschaltung
be-
achtlich verzögert. Durch die Beschaltungegruppe 1
bin 4 tritt nun#
wie bereits bei Yig. 1 geschildert, eine Stroaübernehme durch den
Kondensator ein, wenn die Spannung an der Kapazität über der Hatzepannung liegt.
Ein geringer Rückstron über den nicht mehr geauudeten Irbyristorg hat
dannen Loschung zur ]Molge. Die Abtren-Aung der induktivon Last von Betr-
-"folgt also schon zu ein« Zeitpunkt 9 bevor die pos-t- ve Spannung
sich der Nullinie nähert. Während eha." dies* Beschaltung die Abschaltungg wenn
überhaupt, erst beim Anstieß in der negativen Halbwelle erfolgtv beginnt die Abachaltung
aufgrund der vorgesehenen Beachaltung schon an. 5 zu
früher. ( 5o Es-Netz
vorausgesetzt.) Eine Voricürzung der Abachaltseit ergibt sich aus den bereits
bei der Irläuterung zur Fig. 1 gemachten Angaben.
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Bei unbeschalteter IMuktivitätg nimmt diene bei Vinscheltung
zuaäulmt einen äuderst geringen, Strom auf, *0 daß in Anschluß an kurze Zundiapulne
bot den Thyristoren noch kein genügend hoher Haltentron erreicht wird. Durch
den parallel geschalteten entladenen Kondensetor wird jedoch ein zusätzlicher
Strom erzäelt. Der Haltentron der Thlristoren wird also sofort erreicht.
Die
Verlängerung der Zündimpulse auf Grund der angeschlossenen Induktiven Last» kann
also somit entfallen.