DE2120979B2

DE2120979B2 - Schaltungsanordnung zur automatischen netzspannungsanpassung

Info

Publication number: DE2120979B2
Application number: DE19712120979
Authority: DE
Inventors: Dieter Hermann 8510 Fürth Walther
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1971-04-28
Filing date: 1971-04-28
Publication date: 1976-08-12
Also published as: IT953671B; FR2134580B1; DE2120979A1; FR2134580A1; GB1333538A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines ohmisch-induktiven Verbrauchers an die anliegende von zwei möglichen Wechselstrom-Speisespannungen, bei der in Reihe mit dem Verbraucher ein Kondensator mit solcher Bemessung liegt daß der mit dem Verbraucher gebildete Reihenresonanzkreis bei der Frequenz der Wechselstrom-Speisespannung in Resonanz ist wobei der Verbraucher für eine Spannung ausgelegt ist die etwa gleich der höheren Wechselstrom-Speisespannung ist und bei der parallel zu dem Kondensator ein in beiden Stromrichtungen leitfähiges Schaltungsglied liegt dessen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der angelegten Wechselspannung automatisch veränderbar

Bei transportablen elektrischen Geräten mit ohmischinduktiven Verbrauchern, wie z. B. elektrische Antriebe in elektrischen Trockenrasierern, wird oft gefordert daß sie sich wahlweise an unterschiedliche Netzspeisespannungen anschließen lassen. Zu diesem Zwecke sind solche Geräte meist mit einer Umschaltvorrichtung versehen, so daß sie z. B. wahlweise an ein Wechselstromneu von llOVoit und ein solches von 220VoIt anschließbar sind. Bei solchen Geräten besteht nun die Gefahr, daß das Umschalten vergessen wird, so daß das Gerät an die falsche Speisespannung angeschlossen wird. Dies kann beim Anschluß des auf die niedrigere Speisespannung umgeschalteten Gerätes an das Wechselstromnetz höherer Speisespannung zur Schädigung bzw. Zerstörung des Gerätes führen.

Aus der DT-AS 10 64 123 ist ein für zwei unterschiedliche Netzspannungen bestimmtes elektrisches Gerät bekannt bei welchem ein auf die beiden Netzspannungen umschaltbarer Netztransformator vorgesehen ist Die Umschaltung ist selbsttätig durch ein Relais vorgenommen, das im Diagonalzweig einer mit spannungsabhängigen Widerständen versehenen Brükkenschaltung angeordnet ist. Der Brückenschaltung ist unmittelbar von der Netzzuleitung aus eine der Netzspannung proportionale und mittels eines Brükkengleichrichters gleichgerichtete Spannung zugeführt. Bei hoher Neuspannung spricht das Relais nicht an. Bei niedriger Netzspannung zieht das Relais an und legt die Netzspannung an einen entsprechenden Teil der Primärwicklung des Netztransforrrators. Hierfür ist also ein Neutransformator mit einer entsprechend aufgeteilten Primärwicklung erforderlich.

Es wurde bereits eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Anpassung eines Verbrauchers mit induktivem oder kapazitivem Blindwiderstand an unterschiedliche Speisewechselspannungen vorgeschlagen, bei der der Verbraucher für eine Spannung ausgelegt ist, die etwa gleich der höchsten Speisespannung ist und bei der mit dem Verbraucher ein Blindwiderstand gleichen Widerstandsbetrages wie der Blindwiderstand des Verbrauchers, aber entgegengesetzten Vorzeichens zur Bildung eines Reihenresonanzkreises in Reihe geschaltet und in dem Reihenresonanzkreis ein derart bemessener nichtlinearer Dämpfungswiderstand vorgesehen ist daß die an den Verbraucher angelegte Spannung bei der niedrigsten Speisespannung durch eine Resonanzüberhöhung infolge geringer Dämpfung und bei der höchsten Speisespannung durch starke Dämpfung jeweils etwa gleich der höchsten Speisespannung ist (DT-PS 20 52 756).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines ohmisch-induktiven Verbrauchers an die anliegende von zwei möglichen Wechselstrom-Speisespannungen zu schaffen, deren Bauteile möglichst platz- und gewichtssparend sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß als Schaltungsglied mindestens ein steuerbares Halbleiterelement mit zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode mit solcher Polung vorgesehen ist daß die mit der Steuerstrecke verbundene Hauptelektrode mit dem einen Anschluß der Wechselstromquelle verbunden ist und daß zwischen

der Steuerelektrode und dem nicht mit dem Halbleiterelement verbundenen Anschluß der Wechselstromquelle ein elektrisches Bauelement mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie und starker Stromänderung im Bereich zwischen den beiden Wechselstrom- S Speisespannungen angeordnet und so bemessen ist daß es bei der niedrigen Wechselstrom-Speisespannung einen so hohen Widerstandswert aufweist daß das steuerbare Halbleiterelement gesperr· ist und bei der hohen Wechselstrom-Speisespannung einen so niedrigen Widerstandswert aufweist daß das steuerbare Halbleiterelement leitend gesteuert ist

Als Bauelement mit nichtlinearer Strom-Sppnnungs-Kennlinie kommen insbesondere ein spannungsabhängiger Widerstand oder zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Zenerdioden oder auch eine Glimmlampe infrage.

Als steuerbares Halbleiterelement kommt insbesondere ein bidirektionaler Halbleiterschalter infrage, wie er unter der Bezeichnung Triac bekannt ist

Bei der niedrigeren Wechselstromspeisespannung bildet der Kondensator mit dem induktiven Verbraucher einen Reihenresonanzkreis, der in Resonanz ist Infolge der Resonanzbedingungen ergibt sich dabei eine Erhöhung der Spannung am Verbraucher.

Wenn die höhere Wechselstromspeisespannung an die Schaltungsanordnung angeschlossen wird, fließt ein wesentlich höherer Strom durch das Bauelement mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie, wodurch das steuerbare Halbleiterelement in den leitenden Zustand umgeschaltet wird, so daß der Kondensator kurzgeschlossen ist und der Verbraucher direkt an der Netzspannung liegt

Auf diese Weise erfolgt eine automatische Anpassung an die jeweilige Wechselstromspeisespannung, ohne daß ein Transformator mit aufgeteilter Primärwicklung und ein Relais benötigt werden.

In der Zeichnung ist die schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt Mit 1 und 2 sind die Wechselstromanschlüsse bezeichnet Der induktive Verbraucher kann in einen induktiven Blindwiderstand 3 und in einen Verlustwiderstand 4 aufgeteilt werden. In Reihe mit dem Verbraucher 3/4 liegt der Kondensator 5, der mit dem Verbraucher einen Reihenresonanzkreis bildet Bei der niedrigeren Wechselstrom-Speisespannung an den Klemmen 1 und 2, beispielsweise bei 110 Volt, ist der Reihenresonanzkreis mit den Elementen 3,4 und 5 in Resonanz, so daß sich die Spannung am Verbraucher auf etwa das Doppelte, z. B. 220 Volt erhöht Das Bauelement 7 mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie, das ζ. B. aus einem spannungsabhängigen Widerstand besteht hat bei der niedrigeren Wechselstrom-Speisespannung einen so hohen Widerstand, daß der bidirektionale Halbleiterschalter 6 nicht gezündet wird.

Wenn an die Wechselstromanschlüsse 1 und 2 nun die höhere Wechselstrom-Speisespannung, z. B. 220 Volt angelegt wird, so fließt ein wesentlich stärkerer Strom durch das Bauelement 7 mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie, wodurch der bidirektionale Halbleiterschalter 6 gezündet wird und damit der Kondensator 5 kurzgeschlossen und der Verbraucher direkt an die Wechselstromanschlüsse I und 2 angeschlossen wird. Es liegt daher wieder die höhere Wechselstromspeisespannung, ζ. B. 220 Volt, am Verbraucher.

Die Umschaltung erfolgt beim Anschluß des Gerätes an das Wechselstromnetz automatisch, so daß nicht die Gefahr einer Fehlbedienung und damit einer Zerstörung des Gerätes besteht Da der Verbraucher für die höhere Wechselstrom-Speisespannung bemessen ist kann auch durch ein Versagen der Bauelemente 5 bzw. 6 infolge Kurzschluß der Verbraucher in keinem Falle Schaden leiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines ohmisch-induktiven Verbrauchers an die anliegende von zwei möglichen Wechselstrom-Speisespannungen, bei der in Reihe mit dem Verbraucher ein Kondensator mit solcher Bemessung liegt, daß der mit dem Verbraucher gebildete Reihenresonanzkreis bei der Frequenz der Wechselstrom-Speisespannung in Resonanz ist, wobei der Verbraucher für eine Spannung ausgelegt ist, die etwa gleich der höheren Wechselstrom-Speisespannung ist und bei der parallel zu dem Kondensator ein in beiden Stromrichtungen leitfähiges Schaltungsglied liegt, dessen Leitfähigkeit in Abhängig- »s keit von der angelegten Wechselspannung automatisch veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungsglied mindestens ein steuerbares Halbleiterelement (6) mit zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode mit solcher μ Polung vorgesehen ist, daß die mit der Steuerstrecke verbundene Hauptelektrode mit dem einen Anschluß (1) der Wechselstromquelle verbunden ist, und daß zwischen der Steuerelektrode und dem nicht mit dem Halbleiterelement (6) verbundenen Anschluß (2) der Wechselstromquelle ein elektrisches Bauelement (7) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie und starker Stromänderung im Bereich zwischen den beiden Wechselstrom-Speisespannungen angeordnet und so bemessen ist, daß es bei der niedrigen Wechselstrom-Speisespannung einen so hohen Widerstandswert aufweist, daß das steuerbare Halbleiterelement (6) gesperrt ist, und bei der hohen Wechselstrom-Speisespannung einen so niedrigen Widerstandswert aufweist, daß das Steuerbare Halbleiterelement (f) leitend gesteuert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Bauelement (7) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie ein spannungsabhängiger Widerstand ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Bauelement (7) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie aus zwei gegensinnig in Reihe geschalteten Zenerdioden besteht

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Bauelement (7) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie eine Glimmlampe ist

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das steuerbare Halbleiterelement (6) ein bidirektionaler Halbleiterschalter ist