DE1924279A1

DE1924279A1 - Zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung fuer Wechselstromkreise

Info

Publication number: DE1924279A1
Application number: DE19691924279
Authority: DE
Inventors: Hans Turck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1969-05-13
Publication date: 1970-11-26
Also published as: DE1924279B2; DE1924279C3

Description

Zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung für Wechselstromkreise Die Erfindung bezieht sich auf eine zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung für Wechselstromkreise, welche über eine Gleichrichteranordnung an den zu schaltenden Wechselstromkreis angeschlossen ist, bei welcher der Thyristor von einer Steuerelektronik geschaltet wird, die auch bei durchgeschaltetem Thyristor eine Energieversorgung benötigt, und welche eine RC-Schutzbeschaltung des Thyristors aufweist.
Bei einer bekannten zweipoligen Thyris-tor-SchaLtvorrichtung ist die Energieversorgung der internen oder Steuerelektronik nur bei zwischen verhältnismäßig engen Grenzen liegenden Lastwiderständen im Wechsels-tromkreis gegeben. Die bekannte Ausführungsforin besitzt zudem verhältnismäßig große Abmessungen, was insbesondere durch den bei ihr verwendeten relativ großen Wandler für die Energieversorgung bedingt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem schaltungstechnischen Aufwand eine zuverlässige Energieversorgung der internen Elektronik von zweipoligen Thyristor-Schaltvorrichtungen auch im durchgeschalteten Zustand zu erreichen und die bei der bisher bekannten Ausführungsform bestehende enge Begrenzung des zulässigen Lastwiderstandes zu beseitigen. Durch die Erfindung soll ferner eine Ausbildung von Zeitvorsätzen für z.B. Schütze, von Impulsgebern od. dgl. als zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtungen ermöglicht werden.
Die Erfindung geht aus von einer zweipoligen Thyristor-Schaltvorrichtung gemäß Gattungsbegriff und besteht darin, daß der Thyristor in Anschaittsteuerung geschaltet wird, daß bei durchgeschaltetem Thyristor die Anschnittzipfel der angeschnittenen Halbwellen über die RC-Schutzbeschaltung einem Gleichrichter zugeführt werden und daß die nach Gleichrichtung und Siebung durch einen Kondensator gewonnene Gleichspannung zur Versorgung der Steuerelektronik verwendet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei die Schaltung so ausgelegt werden, daß der Scheinwiderstaad der Last in Verbindung mit dem Kondensator der Schutzbeschaltung eine äe nach Größe des Lastwiderstandes iehr oder weniger große Verzögerung der Priggerimpulsür die Thyristorsteuerung bewirkt und somit trotz unterschiedlicher Lastwiderstände der Energiegehalt der Anschnittzipfel und damit die Energieversorgung für die Steuerelektronik konstant bleiben.
Weitere merkmale und die Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines im Schaltbild dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Das Schaltbild zeigt eine kontakt- und berührungslos arbeitende Thyristor-Schaltvorrichtung 1, die mit ihren zwei Außenleitungen 2, 3 analog einem gewöhnlichen Endschalter in Reihe mit einem Lastwiderstand 4 an eine Wechselstromquelle 5 gelegt ist. Zwischen Wechselstronkreis und Schaltvorrichtung 1 liegt eine Gleichrichterbrücke 6. Zur berührungslosen Betätigung der Schaltvorrichtung dient hier eine Steuerelektronik 7, die im Schaltbild linke von der gestrichelten Linie liegt. Die Steuerelektronik 7 umfaßt hier einen HF-Ossillator 7a, dessen Plus-Eingang über den Widerstand 9 an die Gleichrichterbrücke 6 angeschlossen ist. Bei dem Oszillator 7a liegen bekannterweise der statische und dynamische irbeitspunkt möglichst weit auseinander, um bei einer Bedampfung des Schwingkreises durch Annäherung einer Metallfläche einen möglichst großen Stromabfall zu erreichen (bei Sperrschwinger Stromanstieg). Dieser Stromabfall bewirkt eine Verkleinerung des Spannungsabfalls am Widerstand 8, der zwischen Basis und emitter eines Transistors 10 liegt, und bewirkt damit eine Sperrung des Transistors 10. Der gesperrte Transistor 10 gibt die Halbwellenspannung für eine an sich bekannte Triggerschaltung frei, welche die Widerstände 11 und 12, den Kondensator 13 und die Triggerdiode 14 umfaßt. Der Widerstand 11 liegt hierbei zwischen dem Kollektor des Transistors und der Hauptleitung 3. Der Widerstand 12 und der Kondensator 13 liegen in Reihe zwischen dem Kollektor des Widerstandes 10 und der Hauptleitung 2. Der gemeinsame Schaltungspunkt von Widerstand 12 und Kondensator 13 ist über die Triggerdiode 14, vorzugsweise eine Dreischichtdiodelan die Steuerelektrode des Thyristors 15 angeschlossen. Von den in der Triggerschaltung erzeugten Impulsen wird der Thyristor 15 gesteuert.
Da der Thyristor- 15 in dem Gleichstromzweig der Gleichrichterbrücke 6 liegt, kann über ihren Wechselstromzweig Wechselstrom geschaltet werden. Durch Rückkopplung über den zwischen Außenleitung 3 und Basis des Transistors 10 geschalteten Widerstand 16 wird ein sauberes Schaltverhalten erreicht.
Wenn der Thyristor 15 durchgeschaltet ist, beträgt der Spannungsabfall an ihm je nach Größe der Last 4 maximal 1,5 V. Diese Spannung reicht zur Energieversorgung der Steuerelektronik 7 über den Widerstand 9 nicht mehr aus.
Der Thyristor 15 wird in Anschnittsteuerung geschaltet, wobei ein für die Last 4 unwesentlicher Anschnitt jeder Halbwelle erfolgt. Die hierbei entstehenden, sonst bei der Anschnittsteuerung ungenutzten Anschnittzipfel finden aufgrund ihrer steilen Flanken in der auch bei üblichen Thyristor-Schaltvorrichtungen vorhandenen Schutzbeschaltung, bestehend aus zwischen den Leitungen 2 und 3 in Reihe liegendem Widerstand 17 und Kondensator 18, einen sehr kleinen Wechselstromwiderstand. Die Anschnittzipfel werden über die Schutzbeschaltung 17,/18 auf eine Gleichrichterschaltung, Dioden 19 und 20, geführt und durch nachfolgenden Siebkondensator 21 geglättet. Die Diode 20 liegt mit ihrer Anode an der Außenleitung 2 und mit ihrer Kathode am Kondensator 18. Die Diode l9 ist mit ihrer Anode ebenfalls an den Kondensator 18 angeschlossen, während ihre Kathode an die vom Siebkondensator 21 zum Plus-Eingang des Oszillators 7a führende Leitung angeschlossen ist. Auf der anderen Seite ist der Siebkondensator 21 mit der Außenleitung 2 verbunden.
Die in dieser Gleichrichterschaltung erzeugte Gleichspannung reicht zur Versorgung der Steuereinelektronik 7 gut aus. Die Schutzfunktion der RC-Kombination 17/18 bleibt trotz dieser Maßnahme voll erhalten. werner ist in der Zeichnung noch eine Zenerdiode 22 zwischen clem Plus-Eingang des Oszillators 7a und der Außenleitung 2 gezeigt.
Der Kondensator 18 der Schutzbeschaltung, der groß geenüber dem Kondensator 13 ist, erfüllt gemäß der Erfindung noch eine dritte Funktion, da die beschriebene Schaltung so ausgelegt ist, daB dieser Kondensator 18, der über den Lastwiderstand 4 aufgeladen wird, einen Bestandteil der Triggerschaltung 11/12/13/14 bildet und hierdurch je nach Größe des Lastwiderstandes 4 eine mehr oder weniger große Verzögerung der Triggerimpulse bewirkt. Hierdurch wird erreicht, daß trotz unterschiedlicher Lastwiderstände 4 der Energieinhalt der Anschnittzipfel weitgehend gleich bleibt und somit eine konstante Stromversorgung für die Steuerelektronik 7 auch während der Durchlaßphase der Schaltvorrichtung bei unterschiedlichen Lastwiderständen 4 gewährleistet ist. Aufgrund dieser Energieregelung sind die Grenzen des größten und kleinsten Lastwiderstandes 4 nur noch durch den Haltestrom und den maximal zulässigen Durchlaßstrom des Thyristors 15 gegeben.
Bei der bekanilten- Lösung setzte bei zu großem Lastwiderstand die Energieversorgung des Oszillators aus, bei zu kleinem Lastwiderstand zeigte die Schaltvorrichtung einen großen Spannungsabfall und eine starke Wärmeentwicklung.
Nach er Erfindung ist nunmehr auch der Einsatz zweipoliger Thyristor-Schaltvorrichtungen für Wechselstromkreise sinnvoll, die bisher drei oder vier Anschlüsse benötigten. Dementsprechend können nach der Erfindung nunmehr auch Impulsgeber, Zeitvorsätze und dgl. als zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtungen ausgebildet werden, die einfach in Reihe mit der Last an eine Wechselstromquelle angeschlossen werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung für Wechselstromkreise, welche über eine Gleichrichteranordnung an den zu schaltenden Wechselstromkreis angeschlossen ist, bei welcher der Thyristor von einer Steuerelektronik, insbesondere einem Oszillator, geschaltet wird, die auch bei durchgeschaltetem Thyristor eine geglättete Gleichspannung als Energieversorgung erhalt, und welche eine RC-Schutzbeschaltung des Thyristors aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (15) in an sich bekannter Weise in Anschittsteuerung geschaltet wird, daß bei eingeschalteter Last (4) die Anschnittzipfel der angeschnittenen Halbwellen über die RC-Schutzbeschaltung (17/18) differenziert und einer Gleichrichterschaltung (19, 20) zugeführt werden und daß die nach Gleichrichtung und Siebung durch einen Kondensator (21) gewonnene, geglättete Gleichspannung zur Versorgung der Steuerelektronik (Oszillator 7a) verwendet wird. Patentansprüche Zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung für Wechse X stromkreise, welche über eine Gleichrichteranor ung an den zu schaltenden Wechselstromkreis ange, schlossen ist, bei welcher der Thyristor von einer wteuerelek- tronik geschaltet wird, die auch bei dur rchgeschaltetem Thyristor eine Energieversorgung b ötigt, und welche eine RC-Schutzbeschaltung des Thyristors aufweist, da- durch gekennzeichnet daß d Thyristor (15) in An- schnittsteuerung geschaltet wird, daß bei durchge- schaltetem Thyristor (15) die Anschnittzipfel der angeschnittenen Halbwellen über die RC-Schutzbe- schaltung (17/ 8) einer Gleichrichterschaltung (19,20) zugeführt werden und daß die nach Gleichrichtung und Siebung durch einen Kondensator (21) gewonnene Gleich- spannung zur Versorgung der Steuerelektronik (z.B. es Oszillators 7a) verwendet wid.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß der Scheinwiderstand der Last (4) in Verbindung mit dem Kondensator (18) der Schutzbeschaltung eine je nach Große des Lustwiderstandes (4) mehr oder weniger große Verzögerung der Triggerimpulse für die Thyristorsteuerung bewirkt und somit trotz unterschiedlicher Lastwiderstände der Energiegehalt der Anschnittzipfel und damit die Energieversorgung für die Steuerelektronik konstant bleiben.

3. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (15) über eine Triggerschaltung mit Kondensator (13) geschaltet wird, wobei die Ladezeiten des Kondensators (13) mit zunehmender Größe des Lastwiderstandes (4) größer werden.

4. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß der Kondensator (13) über eine Triggerdiode (14), vorzugsweise eine Dreischichtdiode, an die Steuerelektrode des Thyristors (15) angeschlossen ist.

5. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (18) der cftutzschaltung (17/18) als Bestandteil der Triggerschaltung geschaltet ist und daß seine Aufladung über den Last widerstand (4) erfolgt.

6 Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 59 dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Kondensators (18) wesentlich größer als die des Kondensators (13) ist.

L e e r s e i t e