DE2047152C3 - Kondensatorzundeinnchtung - Google Patents

Description

tung.

40 Bei der Zündeinrichtung gemäß dem Hauptpatent ist die Durchbruchsspannung der zweiten Steuerentladungsstrecke kleiner als die der ersten Steuerent-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische ladungsstrecke. Der erste Kondensator wird aber Kondensatorzündeinrichtung, mit einer Spannungs- direkt parallel zur Funkentladungsstrecke geschaltet, quelle, mit einem an die Spannungsquelle angeschlos- 45 so daß die durch die auf dem ersten Kondensator gesenen ersten Kondensator, der über eine erste Steuer- speicherte Ladung aufgebaute Spannung für ein Zünentladungsstrecke parallel zu mindestens einer den der Funkentladungsstrecke ausreichen muß.
Funkenentladungsstrecke schaltbar ist, mit einem Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer

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

entladungsstrecke und die Funkenentladungsstrecke 55 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gegeschaltet ist. löst, daß die Primärwicklung des Transformators in Eine solche elektrische Kondensatorzündeinrich- Reihe mit der zweiten Steuerentladungsstrecke getung ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 450 942). schaltet ist und daß der zweite Kondensator mittels Das Hauptpatent 2 046 913 betrifft eine elektrische der ersten Steuerentladungsstrecke in Reihe mit dsm Kondensatorzündeinrichtung, mit einer Spannungs- 60 ersten Kondensator schaltbar ist, welche Reihenquelle, mit einem an die Spannungsquelle angeschlos- schaltung dann parallel zur zweiten Steuerentladungsstrecke und zur Primärwicklung des Transfor-

senen ersten Kondensator, der über eine erste Steuerentladungsstrecke parallel zu mindestens einer Funkentladungsstrecke schaltbar ist, und einem ebenfalls

g
mators geschaltet ist.

Bei dieser Anordnung ist die zweite Steuerentla-

an die Spannungsquelle angeschlossenen zweiten j65 dungsstrecke nur einem Bruchteil des Entladestroms

Kondensator, der an eine zweite Steuerentladungs- I des ersten Kondensators ausgesetzt und ist daher

strecke angeschlossen ist, durch die die erste Steuer- während des Betriebs nur sehr wenig belastet,

entladungsstrecke in den Durchbruchsspannungsbe- Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die

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 Durchbruchsspannung für die Funkenentladungsstrecke, während der Hauptentladestrom über die erste Steuerentladungsstrecke 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 Kondensatorzündeinrichtung gemäß der Hauptanmeldung, erfolgt auch bei der vorliegenden Erfindung die Reihenschaltung des ersten mit dem zweiten Kondensator durch die Steuerentladungsstrecke mit der jeweils kleineren Durchbruchsspannung. Im vorliegenden Falle schaltet die erste Steuerentladungsstrecke als erste durch und lädt die Reihenschaltung dann parallel zur zweiter Steucrentladungsstrecke. 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 Schaltdiagramm 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 w«rd. Die Spannungsquelle 13 ist an die Primärwicklung 10 eines Eingangsleistungstransformators 11 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung mit 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, die der Stromversorgung nachgeschaltet sind.

Ein als Spannungsverdoppler arbeitender Speicher ist paiallel 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 Funkenentladungsstrecke 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 Ϊ9 parallel zur Sekundärwicklung 12 geschalteten Kondensator 17, wobei der erste Kondensator 20 mi* den Kondensatoren 15 und 17 in Reihe geschaltet 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 be-

schriebenen Kondensators 31 ein positives Potential anliegt. Durch Begrenzungswiderstände 21 und 22 ^können die Dioden 16 und 19 gegen Beschädigung geschützt werden, ihre Betriebslebensdaue' kann verlängert und ihre Nennbelastung kann herabgesetzt

ίο werden. Eine Seite des vorstehend beschriebenen Energiespeichers ist an einem Massepunkt 23 angeschlossen, und s ine Hochspannungsseite ist über eine erste Steuerentladungsstrecke 25 mit der ungeerdeten Elektrode der Funkenentladungsstrecke 29 verbun-

den. Falls es zweckmäßig erscheint, können alle Massepunkte 23 durch eine gemeinsame ungeerdete Leitung miteinander verbunden werden.

Die Eingangselektrode 24 der ersten Steuerentladungsstrecke 25 ist hochspannungsseitig über den

ersten Kondensator 20 (Speicherkondensator) mit dem Zündkreis verbunu^n. Die Ausgangselektrode 26 der ersten Steuerentladui.gsstrecke 25 ist an eine Klemme der Sekundärwicklung 27 eines Aufwärtstransformators 28 geführt, während die andere

Klemme der Sekundärwicklung 28 mit der ungeerdeten Elektrode der Funkenentladungsstrecke 29 verbunden ist.

Parallel zu den Elektroden 24 und 26 der ersten Steuerentladungsstrecke 75 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 Hochspannungsseite 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 Steuerentladungsstrecke 36 mit einer Eingangselektrode 34 und einer Ausgangselektrode 37 zwischen dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 zugeschaltet, während die andere Klemme der Primärwicklung 35 an Masse liegt. Die Ionisierungsoder Durchbruchspannung der ersten Steuerentladungsstrecke 25 ist erheblich kleiner als die der zweiten Steuerentladungsstrecke 36 und viel kleiner als die der Funkenentladungsstrecke 29.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung transformiert der Leistungstransformator 11 die Versorgungsspannung von beispielsweise 400 Hz 115 V auf über 1600 V Spitze hoch. Jede Halbperiode dieser Spannung wird durch eine der Dioden 16 und 19 zur Aufladung eines der Verdopplerkondensatoren 15 und 17 gleichgerichtet. 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 Js 3000 V₅ und ist größer als die Durchbruchspannung der ersten Steuerentladungsstrecke 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. Wenn 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 ncgative 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 Steuerentladungs.ireckc 36. Jetzt beginnt die Entladungsstrecke 36 die Kondensatoren 20 und 31 über die Primärwicklung 35 des Aufwärtstransformators 28 zur Funkcnentladungsstrecke 29 hin zu entladen. Während dieses Vorgangs bleibt die erste Steuerentladungsstreckc 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 Transformators 28 eine hochtransformierte Spannung auf. Diese hohe Spannung in der Größenordnung von 15 bis 20 kV wird auch dem Ausgangskabel und der FunkcncnUadung^ecke 29 (_fl einer Zündkerze) aufgeprägt. Wenn sich einmal über der hunKcneniladungsstrecke 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 Aufwärtstransformators 28 zu verwenden. Daher läßt sich ein höherer Spitzenentladungsstrom in Sekundärwicklung 27 gewinnen. Dies ergibt sich aus folgenden Beziehungen:

Wellenwiderstand Z =

Strom / = ^

I "

ίο \

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 Durchbruchs-

ao spannung der ersten Stcuerentladungsstrecke 25 und damit als der Pegel der Triggerspannung für die Anlage.

Die charakteristischen Kennwerte der die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Einrichtung

»5 bildenden Bauteile sind folgende:

Kondensatoren 15 und 17 ... 0,06 μΡ
knnripnsitnr in 1 <: κ: ι κ ~t

JSSSiS 3 \ \ \ \ \' \ \ \ \ \ äfc

^

JJiders ande 21 und 22 2 000

SJ^{erS a}"5 « .

widerstand a 2 500

Durchbruchsspannung Steucrentladungsstrecke 25.. 3000 V

Steuerentladungsstreckc 36.. 3500 bis 4000 V Außer dem vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind noch weitere möglich. Zum Beispiel kann der Speicherkondensator 20 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 (2)

1 2 reich steuerbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, Patentansorüche- ^B die Durchbruchspannung der zweiten Stcuerent- Patentanspruche. ladungsstrecke kleiner als die der ersten Steuerent ladungsstrecke ist und daß der zweite Kondensator

1. Elektrische Kondensatorzündeinrichtung, 5 mittels der zweiten Steuerentladungsstrecke in Reihe mit einer Spannungsquelle, mit einem an die mit dem ersten Kondensator schaltbar ist, weicne Spannungsquelle angeschlossenen ersten Konden- Reihenschaltung dann parallel zur ersten Meuerentsator, der über eine erste Steuerentladungsstrecke ladungssirecke geschaltet ist.

parallel zu mindestens einer Funkenentladungs- Bei der aus der USA.-Patentschnft 3 450 942 bestrecke schaltbar ist, mit einem ebenfalls an die io kannten Schaltungsanordnung entlädt sich der zweite Spannungsquelle angeschlossenen zweiten Kon- 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- ö mators und einen dritten Kondensator. Die zweite mator, dessen Sekundärwicklung zwischen die Wicklungshälfte der Drossel ist an eine mantelerste Steuerentladungsstrecke und die Funken- förmige und aus einem leitenden Material herentladungsstrecke geschaltet ist, dadurch ge- gestellte Umhüllung der ersten Steuerentladungskennzeichnet, daß die Primärwicklung (35) strecke angeschlossen, über die der erste Kondendes Transformators (28) in Reihe mit der zweiten 20 sator (Speicherkondensator) auf die Funkenentla-Steuerentladungsstrecke (36) geschaltet ist und dungsstrecke schaltbar ist. Durch den Entladestrom daß der zweite Kondensator (31) mittels der des zweiten Kondensators wird an der Drossel eine ersten Steuerentladungsstrecke (25) in Reihe mit verhältnismäßig hohe Spannung erzeugt, die zwidem ersten Kondensator (20) schaltbar ist, sehen der Umhüllung und einer Elektrode der ersten welche Reihenschaltung dann parallel zur zwei- 25 Steuerentladungsstrecke liegt, so daß die Strecke ten Steuerentladungsstrecke (36) und zur Primär- 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 Kondensatorzündeinrichtung dungsstrecke erreicht wird, entlädt sich der erste nach Ansp uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 30 Kondensator über die Sekundärwicklung des Transdie Primärwicklung zwischen die zweite Steuer- formators und die Funkenentladungsstrecke. Die entladungsstrecke (36) und Masse (23) ge- mantelförmige Umhüllung der ersten Steuerentlaschaltet ist. dungsstrecke, die Drossel mit Mittelanzapfung zwischen der zweiten Entladungsstrecke und dieser

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

mit zu einer aufwendigen knndensatorzündeinrich-