DE2026434C3 - Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Induktionsspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, in der zur Unterdrückung von Induktionsspannungen beim Ausschalten eines über eine Induktionsspule fließenden Gleichstromes der Induktionsspule eine Diode parallel geschaltet ist, die in Sperrichtung zum im eingeschalteten Zustand fließenden Gleichstrom gepolt ist

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist durch die DT-PS 11 46 127 bereits bekannt. Mittels des als Schalter wirkenden Transistors (74) wird ein Gleichstrom über das Relais (P) wahlweise ein- und ausgeschaltet Damit die beim Ausschalten des Relais (P) in bekannter Weise in seine Wicklung induzierte Spannung (Induktionsspannung), deren Höhe das für den Transistor (74) zulässige Maß durchaus überschreiten kann, nicht zu einer Gefährdung bzw. Zerstörung des Transistors führen kann, ist außerdem die Diode (G4) vorgesehen, die beim Einschalten und im eingeschalteten Zustand des Relais ^sperrend wirkt, jedoch für die beim Ausschalten des Relais entstehende Induktionsspannung durchlässig ist Beim Ausschalten des Relais wird also in seine Wicklung eine Spannung induziert, die einen kurzzeitigen Stromfluß über die Diode (G4) herbeiführt. Die durch die Induktionsspannung verursachte, am Transistor (74) tatsächlich auftretende Spannung ist durch den Spannungsabfall an der Diode in Durchlaßrichtung bestimmt

Eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art, bei der zusätzlich noch ein Widerstand mit der Diode in Reihe geschaltet ist, zeigt ebenfalls die in der Zeitschrift »Elektrie« 1968, Heft 6, auf S. 237 abgebildete Variante Nr. 3. Die an gleicher Stelle abgebildete Variante 2 zeigt an Stelle der Diode einen gleichen Zwekken dienenden ohmschen Widerstand.

Keine der dort gezeigten Varianten sieht jedoch einen Anschluß des oder der Beschaltungselemente über mehr Windungen vor, als in der Induktionsspule vom Betriebsstrom durchflossen sind.

Wie durch die Zeitschrift »Journal of applied Physics«, Jahrgang 1963, S. 2056 bis 2060, bekannt ist, weisen Dioden unter anderem eine dem Fachausdruck »Vorwärtserholungszeit« entsprechende Eigentümlichkeit auf. die darin besteht, daß bei Anlegung einer Gleichspannung in Durchlaßrichtung erst nach Verlauf dner bestimmten Zeit nämlich der genannten »Vorwärtserholungszeit« der n.ederohm.ge Zustand der Diode erreicht wird, wohmgegen die Diode wahrend dieser Zeit auch in ihrer Durchlaßnchtung einen re ativ Sen Widerstand aufweist Die Große dieser Vorwärtserholungszeit ist dabei bekanntlich in gewissen ranzen in der Weise spannungsabhängig, daß mit orifßeren - bzw. kleineren - Spani.ungswerten die Vorwärtserholungszeit abnimmt - bzw. zunimmt

Dioden werden in der eingangs beschnebenen We.se zum Schutz des betreffenden Schalters vor den Auswirkungen der beim Ausschalten von über Induktionsspulen fließenden Gleichströmen benutzt Dieser Schutz wird aber erst nach Ablauf der Vorwartserholungsze.t wirksam. Während der Vorwärtserholungszeit auftretende Induktionsspannungen können dagegen zur Beschädigung des Schalters führen. Die Aufgabe der Erfirtmffiieht darin, das Ausmaß der Gefährdung der betreffenden Schalter einzuschränken. Dies wird dadurch erreicht, daß die Diode an eine W.cklung der Induktionsspule angeschlossen ist die mehr Windungen aufweist als diejenige Wicklung der Induktionsspule, die im geschalteten Gleichstromkreis liegt. Dadurch wird die tatsächliche Vorwärtserholungszeit der jeweiligen Diode verringert und damit die Gefahr der Zerstörung des betreffenden Schalters.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Wicklung der Induktionsspule mit einem Abgriff, z. B. Mittelabgriff, versehen ist, daß der Gleichstrom über diesen und über einen ersten Endanschluß der Wicklung einschaltbar ist und daß die Diode die beiden Endanschlüsse der Wicklung verbindet. Dadurch wird derjenige Teil der Wicklung der Induktionsspule, über den der Gleichstrom fließt für den dem Schutz des Schalters dienenden Diodenstromkreis mit ausgenutzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nur in wesentlich zu ihrem Verständnis beitragenden Bestandteilen dargestellt

An eine mit plus und minus bezeichnete nicht dargestellte Gleichspannungsquelle sind in Reihe ein Widerstand R. die Wicklung Wl einer Induktionsspule Wund die Emitter-Basis-Strecke eines Transistors T angeschlossen. Mit Hilfe einer Steuerspannung u, die gegenüber dem Pluspol der Spannungsquelle wahlweise negativ schaltbar ist, läßt sich der Transistor 73 über seine Basis in bekannter Weise so beeinflussen, daß er seinen leitenden (niederohmigen) oder nichtleitenden (hochohmigen) Zustand einnimmt; hiermit ist jeweils seine Emitter-Basis-Strecke gemeint.

Die Induktionsspule H weist eine aus den beiden Teilwicklungen Wl und Wl bestehende Gesamtwicklung auf. Wird ein Gleichstrom über den Transistor T und den Widerstand R, worunter ein Verbraucher verstanden werden kann, eingeschaltet, so durchfließt dieser Gleichstrom nur die Wicklung Wl der Induktionsspule H. .

Wird der Gleichstrom durch entsprechende Beeinflussung des Transistors T ausgeschaltet, so wird eine Induktionsspannung in die Gesamtwicklung der Induktionsspule H induziert. Aus dem Verhältnis der Windungszahlen einerseits der Teilwicklung Wl und andererseits der Gesamtwicklung (Wi + Wl) ergibt sich, daß die auf die Diode D wirkende Induktionsspannung verhältnisentsprechend größer ist als die über den Kollektor des Transistors Γ wirkende Induktionsspannung. Die im Sperrzustand zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T wirksame Spannung ist gleich der

Summe der Betriebsspannung der nicht gezeigten Spannungsquelle und der in die Teilwickiung Wl induzierten Induktionsspannung.

Um die Spannungsbelastung des Transistors T während der Dauer des Auftretens der Induktionsspannung zu beschränken, ist die Diode D in der beschriebenen Weise angeordnet Sie wird von der Induktionsspannung in Durchlaßrichtung beansprucht, und führt kurzzeitig einen dementsprechenden Strom. Dadurch wird die tatsächlich nach außen wirksame Induktionsspannung und folglich die Spannungsbelastung des Transistors T im Sperrzustand nach dem Ausschalten des Gleichstromes ganz erheblich herabgesetzt. Dies wird nachfolgend im einzelnen noch etwas genauer erläutert.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist die sogenannte Vorwärtserholungszeit bei jeder Diode im wesentlichen abhängig von der an sie in Durchlaßrichtung angeschalteten Spannung. An die Diode D wird Spannung durch Ausschalten des über den Transistor T (Emitter-Basis-Strecke) fließenden Gleichstromes angeschaltet. Dadurch, daß beim Ausschalten der Diode D eine den Windungszahlen der beiden Teilwicklungen Wl und Wl entsprechende Induktionsspannung zugeführt wird, die also entsprechend dem genannten Windungszahlenverhältnis aus der Gesamtzahl der Windungen der beiden Teilwicklungen Wl und Wl zu der Windungszahl der Teilwicklung Wl auf transformatorischem Wege vergrößert ist, wird die Vorwärtserholungszeit der Diode D wesentlich herabgesetzt Dadurch wird erreicht, daß während des Entstehens der Induktionsspannung zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt der für den als Schalter dienenden Transistor T wirksame Schutz zur Wirkung kommt

Es sei auch darauf hingewiesen, daß an Stelle eines Transistors T auch jede andere Art von Schaltern verwendet werden kann, die sich durch die Erfindung in der beschriebenen Weise schützen lassen. Es ist ferner möglich, die Teilwicklung Wl von der Teilwicklung W2 zu trennen, wobei jedoch die Teilwicklung Wl mit dem Kollektor des Transistors Tverbunden zu belassen wäre, und die beiden Enden der Wicklung Wl über die Diode direkt miteinander zu verbinden. In diesem Falle ist dafür zu sorgen, daß durch entsprechende Bemessung der beiden Teilwicklungen die an der Teilwicklung Wl auftretende Induktionsspannung wesentlich größer als die an der Teilwicklung Wl auftretende Induktionsspannung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung, in der zur Unterdrukkung von Induktionsspannungen beim Ausschalten eines über eine Induktionsspule fließenden Gleichstromes der Induktionsspule eine Diode parallel geschaltet ist, die in Sperrichtung zum im eingeschalteten Zustand fließenden Gleichstrom gepolt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode an eine Wicklung der Induktionsspule angeschlossen ist, die .mehrWindungen,aufweist, als diejenige Wicklung der Induktionsspule, die im geschalteten Gleichstromkreis liegt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung der Induktionsspule mit einem Abgriff, z. B. Mittelabgnff, versehen ist, daß der Gleichstrom über diesen und über einen ersten Endanschluß der Wicklung einschaltbar ist und daß die Diode die beiden Endanschlüsse der Wicklung verbindet.