DE2047152B2

DE2047152B2 - Kondensatorzuendeinrichtung

Info

Publication number: DE2047152B2
Application number: DE19702047152
Authority: DE
Inventors: Irving Ernest Hancock N.Y. Linkroum (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-09-25
Filing date: 1970-09-24
Publication date: 1973-04-05
Also published as: IT957042B; GB1330504A; FR2065709B2; JPS4823725B1; CA921551A; FR2065709A2; AU2029770A; US3629651A; DE2047152C3; DE2047152A1

Description

Primärwicklung des Transformators in Reihe mit der zweiten Steuerentladungsstrecke und die Sekundärwicklung zwischen die erste Steuerentladungsstrecke und die Funkenentladungsstrecke geschaltet ist. Der Transformator erzeugt die erforderliche hohe Durchbruchsspannurg für die Funkenentladungsstrecke, während der Hauptentladestrom über die erste Su-iierentladungsstrecke und die Sekundärwicklung fließt. Die Sekundärwicklung des Transformators braucht daher nur mit wenigen Windungen versehen zu werden, was für den Stromfluß dem ersten Kondensator und der Funkenentladungsstrecke besonders vorteilhaft ist. Obwohl hier die Durchbruchspannungen sich genau umgekehrt verhalten wie bei der elektrischen Kondensatorzüudeinrichtung, gemäß der llauptanmeldung, erfolgt auch bei der \orliegenden Erfindung die Reihenschaltung des ersten mit dem zweiten Kondensator durch die Steue entlaJungsstrecke mit der jeweils kleineren Durchbruchsspannung. Im vorliegenden Falle schaltet die erste Steuerentladungsstreckc als erste durch und lädt die Reihenschaltung dann parallel zur zweiten Steuerentladungsstrecke. Die Entladung des zweiten Kondensators über die zweite Steuerentladungsstrecke läßt an der Sekundärwicklung des Transformators eine sehr hohe Spannung entstehen.

Vorzugsweise ist die Primärwicklung zwischen die

zweite Steuerentladungsstrecke und Masse geschaltet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt das Scnaltdiagramm eines Ausführungsbeispieles.

Die in der Zeichnung gezeigte Schaltungsanordnung ist für die Verwendung als Kondensatorzündeinrichtung für Düsen- und Gasturbinentriebwerke ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anwendungsart oder derartige Anlagen nicht beschränkt. Die gezeigte Kondensatorzündeinrichtung wird durch eine geeignete Spannungsquelle 13, z. B. eine Wechselspannungsquelle oder einen Zerhacker, erregt, wobei die Spannung an Eingangsklemmen A und B der Zündeinrichtung angelegt wird. Die Spannungsquelle 13 ist an die Primärwicklung 10 eines Eingangsieistungsiransfontuiiui» 11 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung mH 12 bezeichnet ist. Die Schaltungsanordnung enthält auch ein Hochfrequenzfilter 14, das vorzugsweise verwendet wird und zwischen die Spannungsquelle 13 und den Transformator 11 zur Dämpfung des in der Zündeinrichtung erzeugten hochfrequenten Rauschens geschaltet ist, wodurch Störungen nicht auf diejenigen Schaltungselemente übertragen werden können, d'e der Stromversorgung nachgeschaltet sind.

Ein als Spannungsverdopplei arbeitender Speicher ist parallel zur Sekundärwicklung 12 des Transformators 11 geschaltet. Dieser Energiespeicher wird schrittweise durch die Spannungsquelle über den Transformator 11 aufgeladen; der Energiespeicher wird periodisch an eine impulsaufnehmende Last in Form einer Funkcncntladungsstrecke 29 entladen. Der Speicher besteht aus einem verhältnismäßig großen ersten Kondensator 20 (Speicherkondensator), einem kleinen, über eine Diode 16 parallel zur Sekundärwicklung 12 geschalteten Kondensator 15, einem weiteren kleinen, über eine entgegengesetzt gepolte Diode 19 parallel zur Sekundärwicklung 12 geschalteten Kondensator 17, wobei der erste Kondensator 20 mit den Kondensatoren 15 und 17 in Reihe eeschaltet ist. Wenn bei der gezeigten Beschaltung der Dioden 16 und 19 die Kondensatoren aufgeladen werden, so sind die unteren Klemmen der Kondensatoren 15, 17 und 20 negativ gepolt, während an der unteren Klemme eines nachstehend beschriebenen Kondensators 31 ein positives Potential anliegt. Durch Begrenzungswiderstände 21 und 22 können die Dioden 16 und 19 gegen Beschädigung geschützt werden, ihre Betriebslebensdauer kann verlängert und ihre Nennbelastung kann herabgesetzt

ίο werden. Eine Seite des vorstehend beschriebenen Energiespeichers ist an einem Massepunkt 23 angeschlossen, und seine Hochspannungsseite ist über eine erste Steuerentladungsstrecke 25 mit der ungeerdeten Elektrode der Funkenentladi.ngsstrecke 29 verbunden. Falls es zweckmäßig erscheint, können alle Massepunkte 23 durch eine gemeinsame ungeerdete Leitung miteinander verbund' ■ werden.

Die Eingangselektrode 24 der ersten Sieuerentladuiig^biiccke 25 ist hochspannungsscitig über ό^π ersten Kondensator 20 (Speicherkondensator) mit dem Zündkreis verbunden. Die Ausgangselektrode 26 der ersten Steuerentladungsstrecke 25 ist an eine Klemme der Sekundärwicklung 27 eines Aufwärtstransformators 28 geführt, während die andere Klemme dci Sekundärwicklung 28 mit der ungeerdeten Elektrode der Funkenentladungsstrecke 29 verbunden ist.

Parallel zu den Elektroden 24 und 26 der ersten Steuerentladungsstrecke 25 liegt eine Serienschaltung aus einem großen Widerstand 30 und dem kleinen Kondensator 31. Zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators 31 und der Eingangsklemme der Sekundärwicklung 27 des Transformators 28 ist auf der Hochspannung ^eile eine Klemme eines kleinen Widerstandes 33 geschaltet, dessen andere Klemme an Masse geführt ist. Eine Klemme der Primärwicklung 35 des Aufwärtstransformators 28 ist über eine zweite Steucrentladungsstrecke 36 mit einer Eingangselektrode 34 und einer Ausgjngselektrode 37 zwischen dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 zugeschaltet, während die andere Klemme der Primärwicklung 35 an Masse liegt. Die Ionisierungsoder DurchbpjcVisnannnr.f» der ersten Steuerentla dungsstrecke 25 ist erheblich kleiner als die der zweiten Steuerentladungsstrecke 36 und viel kleiner als die der Funkenentladungsstrecke 29.

Bei einem Ausführungsbeispiel der hrfindung .ransformiert der Leistungstransformator 11 die Versorgungsspannung von beispielsweise 400 Hz 115V

auf"über 1600 V Spitze hoch. Jede Halbpcriode dieser Spannung wird durch sine der Dioden 16 und 19 zur Aufladung eines der Verdopplerkondcnsatoren 15 und 17 f'eichgerichtet. Die an den Kondensatoren 15, 17 anliegende Spannung wirkt additiv, und daher beträgt die Ladespannung des ersten Kondensators

20 (Speicherkondensator) und des Kondensators 31

mehr als 3000 V_s und ist größer als die Durchbruchspannung der ersten Steucrentladungsstrecke 25.

Während der Aufladung des ersten Kondensators 20 wird der zu diesem parallelgeschaltete Kondensator 31 über den Widerstand 30 aufgeladen, wobei der Ladekreis für den Kondensator 31 über den Widerstand 33 an Masse geführt ist. Wenn die Dioden 16 und 19 gemäß der Zeichnung angeordnet sind, so ist die Eingangselektrode 24 der ersten Entladungsstrecke 25 gegenüber der Ausgangselektrode 26 positiv Wem die Ladespannung der Kondensatoren 20 und 31 die Durchbruchspannung der ersten Steuer-

entladungsstrecke 25 übersteigt, so zündet die Entladungsstrecke. und die positive Seite des Kondensators 20, d. h. die mit der Elektrode 24 der ersten Steuerentladungsstrecke 25 verbundene Seite, wird kurzfristig über die Entladungsstrecke 25 an die negative Klemme des Kondensators 31 angeschlossen, wodurch die Kondensatoren 20 und 31 kurzzeitig in Reihe geschaltet sind und ihre Spannungen sich addieren. Diese der Elektrode 34 der zweiten Steuerentladungsstrecke 36 aufgeprägten addierten Spannungen sind größer als die Durchbruchspannung der zweiten Steuerentladungsstrecke 36. Jetzt beginnt die Entladungsstrecke 36 die Kondensatoren 20 und 31 über die Primärwicklung 35 des Aufwärtstransformators 28 zur Funkenentladungsstrecke 29 hin zu entladen. Während dieses Vorgangs bleibt die erste Steuerentladungsstrecke 25 durchgesteuert, und der Hauptteil des Kondensators 20 wird über die Sekundärwicklung 27 des Transformators 28 über die Funkenentladungsstrecke 29 entladen.

Durch die Entladung des Kondensators 31 über die zweite Steuerentladungsstrecke 36, die Primärwicklung 35 des Transformators 28 und dann an Masse baut sich über der Sekundärwicklung 27 des Transformalors 28 eine hochtransformierte Spannung auf. Diese hohe Spannung in der Größenordnung von 15

strom in Sekundärwicklung 27 gewinnen. Dies ergibt sich aus folgenden Beziehungen:

pg g

wird auch dem Amgangskabel und der

Funkenentladungsstrecke 29 (z. B. einer Zündkerze) aufgeprägt. Wenn sich einmal über der Funkenentladungsstrecke 29 der Anfangslichtbogen gebildet hat, so wird die im Speicherkondensator 20 enthaltene Energie über die erste Steuerentladungsstrecke 25, die Sekundärwicklung 27 des Transformators 28 und den bereits gebildeten Lichtbogen der Funkenentladungsstrecke 29 an Masse abgeleitet. Diese Energie wird »Folgeenergie« genannt. Nachdem die Spannungen an den beiden Kondensatoren 20 und 31 auf niedrige Werte abgesunken sind, werden die zugehörigen Steuerentladungsstrecken 25, 26 entionisiert, und der Arbeitszyklus wiederholt sich selbst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gestattet es, weniger Windungen in der Sekundärwicklung 27 des Abwärtstransformators 28 zu verwenden. Daher läßt sich ein höherer Spitzenentladungs-Wellenwiderstand Z=

Strom / = — - ■

1 L
J

ίο I

Durch die Herabsetzung der Windungszahl in der Sekundärwicklung 27 wird der Wert L verkleinert und damit der von / vergrößert, wodurch sich auch die Spitzenausgangsspannung bei einem gegebenen E erhöht. Bei dieser Art von Schaltungsanordnung steuert die erste Steuerentladungsstrecke 25 die Ionisierung der zweiten Steuerentladungsstrecke 36. Die normale Durchbruchspannung der zweiten Steuerentladungsstrecke 36 ist viel höher als die Durchbruchsspannung der ersten Steuerentladungsstrecke 25 und damit als der Pegel der Triggerspannung für die Anlage.

Die cliP^rakteristischen Kennwerte der die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Einrichtung bildenden Bauteile sind folgende:

Kondensatoren 15 und 17 .. 0,06 _f,F
Kondensator 20 3,5 bis 3,6 ml

Kondensator 31 0,05 bis 0,06 uF

_Q.

^iderstände 21 und 22 2 000

«ri! ^ 11 ο knn

Widerstand Si 1iUU

Durchbruchsspannung Steuerentladungsstrecke 25.. 3000 V

Steuerentladungsstrecke 36.. 3500 bis 4000 V Außer dem vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind noch weitere möglich Zum Beispiel kann der Speicherkondensator 2( schrittweise durch andere bekannte Spannungsver doppler oder Einweggleichrichter aufgeladen werden Der Transformator 11 kann auch mit einer zerhack ten Gleichspannung oder über einen Halbleiteroszil lator betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

durch gekennzeichnet, daß die Durchbruchsspannung

Patentansprüche: der zweiten Steuerentladungsstrecke kleiner als die

der ersten Steuei entladungsstrecke ist und daß der

3. Elektrische Kondensatorzündeinrichtung, zweite Kondensator mittels der zweiten Steuerentlamit einer Spannungsquelle, mit einem an die 5 dungsstrecke in Reihe mit dem ersten Kondensator Spannungsquelle angeschlossenen eisten Konden- schaltbar ist, welche Reihenschaltung dann parallel sair-r. der über eine erste Steuerentladungsstrecke zur ersten Sieuerentladungsstrecke geschaltet ist.
parallel zu mindestens einer Funkenentladungs- Bei der *us der USA.-Patentschrift 3 450 942 bestrecke schaltbar ist, mit einem ebenfalls an die kannten Scnaltucgsanordnung entlädt sich der zweite Spannungsquelle angeschlossenen zweiten Kon- io Kondensator nach Erreichen der Durchbruchsdensator, der an eine zweite Steuerentladungs- spannung der zweiten Steuerentladungsstrecke über strecke angeschlossen ist, deren Durchbruchs- die erste Wicklungshälfte einer Drossel mit Mittelspannung größer als die der ersten Steuer- anzapfung, über die Primärwicklung des Transforentladungsstrecke ist, und mit einem Transfor- mators und einen dritten Kondensator. Die zweite mator, dessen Sekundärwicklung zwischen die 15 Wicklungshälfte der Drossel ist an eine mantelerste Steuerentladungsstrecke und die Funken- förmige und aus einem leitenden Material herentladungsstrecki geschaltet ist, dad u rch ge- gestellte Umhüllung der ersten Steuerentladungsken η ζ e i c h η e t, daß die Primärwicklung (35) strecke angeschlossen, über die der erste Kondendes Transformators (28) in Reihe m^;t der zweiten sator (Speicherkondensator) auf die Funkenentla-Sleuerentladungsstrecke (36) geschaltet ist und 20 dungsstrecke schaltbar ist. Durch den Emladesirom daß der zweite Kondensator (31) mittels der des zweiten Kondensators wird an der Drossel eine ersten Steucrentladungsstrecke (25) in Reihe mit verhältnismäßig hohe Spannung erzeugt, die zwidem ersten Kondensator (2G) schaltbar ist. sehen der Umhüllung und einer Elektrode der ersten welche Reihenschaltung dann parallel zur zwei- Steuerentladungsstrecke liegt, so daß die Sirecke ten Steuerentladungsstrecke (36) und zur Primär- 25 zwischen den beiden Elektroden ionisiert und der wicklung (35) des Transformators (28) geschal- Durchbruchsspannungswert erniedrigt wird. Sobald tet ist. die !Durchbruchsspannung der ersten Steuerentla-

2. Elektrische Kondensaf^zündeinrichtung dungsstrecke erreicht wird, entlädt sieh der erste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensator über die Sekundärwicklung des Transdie Primärwicklung zwischen die zweite Steuer- 30 formators und die Funkenentladungsstrecke. Die eniladungsstrecke (36) und Masse (23) ge- mantelförmige umhüllung der ersten Steuerentlaschaltet ist. dungsstrecke, die Drossel mit Mittelanzapfung zwi

schen der zweiten Entladungsstreckc und dieser Mittelelektrode und der zusätzliche Kondensator in 35 dem Entladungspfad des zweiten Kondensators führen zu einer komplizierten Steuerschaltung und da-

mit zu einer aufwendigen Kondensatorzündeinrichtung.

Bei der Zündeinrichtung gemäß der Hauptanmel-

40 dung ist die Durchbruchsspannung der zweiten

Steuerentladungsstrecke kleiner als die der ersten

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuerentlaaungsstrecke. Der erste Kondensator wird Kondensatorzündeinrichtung, mit einer Spannungs- aber direkt parallel zur Funkenentladungsstrecke gequelle, mit einem an die iipannungsqueiie angeschios- schauet, t.o daß die ümui die auf dem cimch Kuhsenen ersten Kondensator, der übei eine erste Steuer- 45 densator gespeicherte Ladung aufgebaute Spannung entladungsstrecke par^lM zu mindestens einer für ein Zünden der Funkenentladungsstrecke aus-Funkenentladungsstrecke schaltbar ist, mit einem reichen muß.

ebenfalls an die Spannungsquelle angeschlossenen Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer

zweiten Kondensator, der an eine zweite Steuer- Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art entladungsstrecke angeschlossen ist, deren Durch- 50 darin, daß ihr Aufbau vereinfacht werden soll und bruchsspannung größer als die der ersten Steuer- daß der Steuerteil zur Steuerung der Entladung des entladungsstrecke ist, und mit einem Transformator, ersten Kondensators über die erste Steuerentladungs-Jessen Sekundärwicklung zwischen die erste Steuer- strecke nur einem Bruchteil der Entladungsenergie entladungsstrecke und die Funkenentladungsstrecke ausgesetzt ist.

geschaltet ist. 55 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-

Eine solche elektrische Kondensatorzündeinrich- löst, daß die Primärwicklung des Transformators in tung ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 450 942). Reihe mit der zweiten Steuerentladungsstrecke ge-

Die Hauptanmeldung P 20 46 913 betrifft eine schaltet ist und daß der zweite Kondensator mittels elektrische Kondensatorzündeinrichtung, mit einer der ersten Steuerentladungsstrecke in Reihe mit dem Spaniiungsquelie, mit einem an die Spannungsquelle So ersten Kondensator schaltbar ist, welche Reiher.-angeschlossenen ersten Kondensator, der über eine schaltung dann parallel zur zweiten Steuerentlaerste Steuerentladungsstrecke parallel zu inindestens dungsstrecke und zur Primärwicklung des Transforeiner Funkenentladungsstrecke schaltbar ist, und mators geschaltet ist.

einem ebenfalls an die Spannungsquelle angeschlos- Bei dieser Anordnung ist die zweite Steuerentla-

senen zweiten Kondensator, der an eine zweite 65 dungsstrecke nur einem Bruchteil des Entladestroms Steucrcntladungsstrecko angeschlossen ist, durch die des ersten Kondensators ausgesetzt und ist daher die erste Steuerentladungsstrecke in den Durch- während des Betriebs nur sehr wenig belastet.
bruclGspannungsbereich steuerbar ist, und ist da- Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die