DE2101102C3 - Vorrichtung zum Überspannungsschutz eines Halbleitergleichrichters - Google Patents

Description

sehen Widerstand 3 mit der einen und andererseits über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 4 und einer Diode 5 mit der anderen im Hauptstromkreis liegenden Elektrode des Tnacs 1 verbunden.

Die Funktions- und Wirkungsweise der Einweg- S gleichrichtungsschaltung und der zugeordneten Zündschaltung, die in Fig.2 dargestellt sind, ergibt sich wie folgt

Bei J?«ginn einer positiven Haibwelle ist der Triac 1 noch nicht gezündet, und der Widerstand 3, der z. B. einen Wert von 5 bis 25 kQ haben kann, lädt den Kondensator 4 auf, der einen Wert von 0,047 |.iF haben kann. Wegen der kurzen Zeitkonstante der Schaltelemente 3 und 4, die z. B. bei 0,235 msek (= SkQ-0,047 μΡ) liegen kann, erfolgt die Aufladung des Kondensators 4 praktisch direkt mit dem Anstieg der Netzhalbwelle. Wenn diese etwa 30 V erreicht hat auf ihrem Anstieg, der bei 220 V Wechselspannung erst bei einem Wert von 314 V (= 220 V· |/2) beendet wäre, hat der Kondensator 4 ao auch praktisch eine Spannung von 30 V. Nun wird der Diac 2, sofern er für 30 V Triggerspannung ausgelegt ist, plötzlich leitend, und der Kondensator 4 entlädt sich über die Zündstrecke des Triacs 1. Der Triac 1 wird leitend und läßt die Halbwelle voll as durch. Beim Nulldurchgang erlischt die Halbwelle. Die nun kommende negative Halbwelle wird gesperrt, weil die Diode 5 ein Aufladen des Kondensators 4 verhindert. Der geringe Strom von einigen mA, der während der Sperrphase über den ohmscheii Widerstand 3, die Diode 5 und die Wicklung W₁ fließt, ist vernachlässigbar klein hinsichtlich seiner enimagnetisierenden Wirkung auf die Magnetspule, da der bei der nächsten Durchlaßphase fließende Strom um zwei Größenordnungen höher liegt. Die Diode 5 vermindert nicht den gewünschten Sicherheilsgrad. Durch den parallelen Diac 2 und den davorliegenden Serienwiderstand 3 können die Spannungsspitzen nur die Höhe der Diac-Triggerspannung erreichen.

Die Schaltung gemäß F i g. 3 entspricht derjenigen nach F i g. 2, mit der Ausnahme jedoch, daß die Magnetspule zusätzlich eine Wicklung w_ä mit einer zugeordneten Diode 6 aufweist. Die Wicklung w₂ arbeitet als Dämpferwicklung der Magnetspule, um schnarrende Geräusche des angezogenen Magnetankers während der Sperrzeiten zu verhindern. Die gestrichelt gezeichnete Diode 6 kann vorgesehen werden, wenn die Verlustleistung der Dämpferwicklung w, klein gehalten werden soll oder muß. Bei richtiger Polung wird durch sie beim Ankommen der Durchlaßwelle in W₁ ein Strom w₂, der induktiv erzeugt wird, vermieden, während der Dämpferstrom w_s beim Abklingen des Stromes in W₁ ungehindert fließen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. % mine ansprechende Steuerschaltung, die einen weite-

   ^ ren steuerbaren Halbleiter, eine Zenerd»ode, eint

   Patentanspruch: Diode, einen Kondensator und ohmsche Widerstände

   Vorrichtung zum Überspannungsschute eines «"JjJjL _auSEehend üegt der Erfindung die Aufgabe Halbleitergleichrichters, dem ein bei Überspan- 5 *»w β _{bau]ichen Aufwan}d zu verringern und nung zündender steuerbarer Halbleiter anüparal- ™f™°"V _Funktionssicherheit zu erhöhen. lei geschaltet ist, g e k e η η ζ eic h η et du ich ^mg?^c _M ,^,, _der ^ Lösung dieser Aufgabe gedie Verwendung eines Tnacs (1) ab Halbleiter- ££enen Vorrichtung ergeben sich aus dem Angltichrichter und einer ihm zugeordneten Zund- scnaneucu

   schaltung (2, 3, 4), bestehend aus einer parallel « ^sP™<f\ erfindungsgemäß verwendeten Triac hanzum Triac(l) Hegenden Reihenschaltong eines Be»dem erm _&j ^k_31111165 Halbleiterbau-

   ohmschen Widelstandes (3) und eines Kondenst- ^aSLZtS»T^'^» aus »International Convention tors (4) sowie aus einem zwischen der Zund- eiemem:_{K der}

   elektrode des Triacs (1) und dem Verbindung*- ^^^^piaUelgeschalteten Thyristopunkt zwischen Widerstand (3) und Kondensa- q Wesen nach^zw*^P ^^ ^ ^ tor (4) liegenden Diac (2 wobei der Kondensa- ^ekS^tzt, mit der er normalerweise geschaltet tor (4) durch euie Diode (S) überbrückt ist ^d ffierS erfolgt das jeweilige Erlöschen des ge

   zündeten Stromes selbsttätig bei jedem Nulldurchso gang de-, Wechselstromes. Die bei der Erfindung ver-

   wendete Zündschaltung ist bei Triacs bekannt (vgl.

   Fig 5b der genannten Literaturstelle).

   Da die beiden durchzündbaren Sperrichtungen

   ο · w . ii A^ κ»; des Triacs in Wirklichkeit Durchlaßrichtungen sind.

   Zum Speisen von Magnetspulen aller Art, bei- des macs in ""* . - _{wenR e};_lie hohe und/ spielsweise von Bremslüftspulen elektromagnetisch »5 tntt em Zunderauch^ dann.em.wenn_« ^l'e ^h°he und/ 'lüftbarer Innenbackentrommelbremsen, ist eine Netz- oder scnnetle Spannung,sspit« ^ari^gß Nenn gleichrichtung, die mit Siliziumdioden versehen ist, Sperrspannung (der beiden ^du«hz^undbaren_ bperr der üblichen Neuwechselspannung von 220V vor- richtungen) übertrifft Diese Zund ™**^ mdrt geschaltet. Bei dem bekannten Prinzip der Einweg- von der ^Ste*^rele^.%*^L^^gl^_cu"! gleichrichtung einer Netzwechselspannung von 220 V 30 Aktivierung des °»^^Γ ™.%£^, Ist eine Siliziumdiode mit in Reihe nachgeschalteter Weise als wenn normal 8«^™ute köSSf sömi Magnetspulenwicklung vorgesehen. Hierbei besteht oder kurz dauernde Spaⁿⁿungsimpulse konnen »nut der Nachteil, daß aus dem Wechselstromnetz oft dem Tnac keinen Schaden zufügen sjfcra™*^n-Spitzenspannungen großer Höhe, aber von extrem dige Überspannungszundungen eine thermische überkurzer Dauer auf die Diode treffen können, so daß 35 lastung des Tnacs ^ve™^reachen _o „ . diese beschädigt wird und schließlich ausfällt Die Erfindung wird im folgender.™ Hand der

   Die vorgenannten Spannungsspitzen treten insbe- Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt η sondere beim Ausschalten schon relativ kleiner Fig. 1 schematisch die sich bemi Zünden abspie-

   Asynchronmotoren auf. Gerade bei kleineren bis lenden Vorgange, „ _v

   mittleren Asynchronmotoren mit einer Leisiung von 40 F i g. 2 die Schaltung der erfindungsgemaßen Vor-0,1 bis 20 kW, die eine angebaute, gleichstromge- nchtung und

   speiste Bremslüftspule aufweisen, treten sehr hohe Fig. 3 eine Anwendung der Schaltung bei e.ner

   Schaltzahlen auf, die in manchen Fällen einen Wert Magnetspule mit Dämpferwicklung, von 5000/h erreichen können. Wenn bei diesen Ge- Wie der schematischen DarsteUuug gemäß Fig. 1

   gebenheiten bei einer Zahl von 1000000 Abschal- « zu entnehmen, erhält man einen Einweggleichnchter, tungen auch nur eine einzige Abschaltung eine aus- wenn der Triac so geschaltet ist, daß beispielsweise reichend hohe, die Schutzschaltung der Diode nur die positive Ha bweUe des Wechselstromes überspielende Spannungsspitze erzeugt, fällt schon durchgezündet wird. Wie ferner in 1-ig.l gezeigt, nach 200 Betriebsstunden die Siliziumdiode und so- würde eine Spannungsspitze im Augenblick der Sperrmit der Antrieb aus. Die Erfahrung hat gezeigt, daß so phase lediglich eine negative Halbwelle durchzunden, im Durchschnitt Diodenausfälle oft schon nach die aber den Magnetismus beispielsweise einer erreg-50 000 bis 100 000 Schaltspielen auftreten, was na- ten Dremslüftspule, die mit dem Tnac zusammen in turgemäß sehr nachteilig ist, denn trotz der Billigkeit Reihe in einem Wechselstromkreis angeordnet ist, in von Dioden und der Einfachheit ihrer Auswechslung dem kurzen Augenblick nicht nennenswert reduzieverursacht das erforderliche Stillsetzen des Antriebes 55 ren würde. Es tritt somit kein Abfallen eines gerade unnötige Kosten. Abgesehen hiervon bedeutet natur- festgehaltenen Ankers, z. B. einer Innenbackentromgemäß jeder Diodenaustausch eine Unannehmlich- melbremse, auf.

   keit, die nach Möglichkeit vermieden werden sollte. In F i g. 2 ist die Schaltung der erfindungsgemaßen

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Über- Vorrichtung dargestellt, die bei einer Innenbackenipannungsschutz eines Halbleitergleichrichters, dem 60 trommelbremse mit einer Elektromagnetspule bevorein bei Überspannung zündender steuerbarer Halb- zugt benutzt wird. In einem Strom- und Spannungsleiter antiparallel geschaltet ist kreis, der mit einer Wechsclstromquelle von z.B. Eine solche Vorrichtung ist durch die deutsche 220 V versehen ist, sind ein Triac 1 und eine mit Auslegeschrift 1 251 425 bekannt. Dabei kommt es einer Wicklung w, versehene Magnetspule angeorddarauf an, daß der antiparallelgeschaltete steuerbare 65 net. Der Triac 1 und die Wicklung W₁ sind in Reihe Halbleiter bei Überspannung mit Sicherheit zündet. geschaltet An die Zündelektrode des Triacs 1 ist ein Die bekannte Vorrichtung benötigt neben dem anti- Diac 2, der aus einer Tnggerdiode besteht, angeparallelgeschalteten Halbleiter eine auf Überspan- schlossen. Der Diac 2 ist einerseits über einen ohm-