DE2245090B2 - Anordnung zur zu- und abschaltung einer wechselstromquelle an einen verbraucher - Google Patents

Description

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- nachgeschaltet. Durch diese Anordnung werden aber durch gekennzeichnet, daß als steuerbare Halb- 35 nicht nur die hochfrequenten Störungen der Wechselleiter Triacs oder antiparallelgescbaltete Thyri- stromquelle, sondern auch die Kontaktstörungen auf stören eingesetzt werden. den Verbraucher geschaltet. Dies ist möglich durch

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- die schon beschriebene Sperrschichtkapazität der durch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse für steuerbaren Gleichrichter. Weiter ist bei einer derdie steuerbaren Halbleiter (T_c) von der Neu:span- 40 artigen Anordnung der steuerbaren Gleichrichter nung direkt abgeleitet werden. ohne Beschallung bei Schließen des Kontakts ein ungewolltes Zünden des Gleichrichters nicht ausgeschlossen, was bedingt wird durch die Spannungs-

anstiegsgeschwindigkeit du/dt, welche über den Schal-

45 ter an den sperrenden Thyristor gelegt wird. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß der Verbraucher vom

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur stör- Sperrstrom der steuerbaren Halbleiter beaufschlagt freien Zu- und Abschaltung einer Wechselstrom- wird, was wiederum Störungen zur Folge hat.
quelle an einen Verbraucher unter Verwendung von Aus der DT-AS 11 14 225 ist eine elektrische

steuerbaren Halbleiterelementen und Schützkon takten. 50 Wechselstromschaltanordnung für große Leistungen,

Beim Zuschalten von Verbrauchern an eine Wech- bestehend aus einer Kombination von mechanischen selstromquelle und ebenso beim Abschalten emstehen Schaltern und elektronischen Schaltelementen, bebeim Schließen und öffnen von Schutzkontakten ins- kannt. Dabei werden die elektronischen Schaltelebesondere durch Leiturgs- und Lastinduktivitäten mente im Durchlaßzustand durch einen mechanischen Störungen, die in bestimmten Anlagen ein fehler- 55 Schalter überbrückt und im gesperrten Zustand durch haftes Arbeiten zur Folge haben können. Dies trifft einen in Reihe liegenden Schalter entlastet. Die Anbesonders für elektronische Datenverarbeitun^sanla- Ordnung hat den Nachteil, daß beim Zuschalten des gen zu. Solche Anlagen sind meist mit peripheren in Reihe liegenden Schalters Störimpulse zum VerGeräten ausgestattet, welche nicht ständig eingesetzt braucher gelangen, bedingt durch die Sperrschichtsind und demzufolge des öfteren ein- und ausge- 60 kapazitäten der elektronischen Schaltelemente,
schaltet werden. Diese Schaltvorgänge gefährden die Weiter ist aus der DT-AS 12 38 541 eine Anord-

sich im Arbeitsprozeß befindlichen Geräte. Derglei- nung zum An- und Abschalten einer Wechselspanchen triffii auch für Gesamtanlagen zu, die sich bei nung mit Hilfe eines gesteuerten Gleichrichters be-Zu- und Abschaltung gegenseitig stören. Diese Nach- kannt. Diese Anordnung soll verhindern, daß der teile treten mit zunehmender Rechnergeschwimdigkeit 65 Schaltkonlakt eine Zerstörung durch Lichtbogenbil- und damit verbundener Reduzierung der Schaltzeiten dung erfährt. Damit ist es möglich, mit billigen Konder Halbldterelemente stärker zum Vorschein. takten eine große Lebensdauer der elektromechani-

Vermieden werden solche Störungen, wenn im sehen Teile zu erreichen. Ebenso wie bei der vorher-

gehenden Anordnung werden auch bier beim Schal- Ableitwiderstand A₆ angeschlossen, dessen Gegenteil des Kontaktes Störungen auf den Verbraucher seUe an dem Mrttelpunktsleiter MP liegt geschaltet, bedingt durch die Gleichrichtersperr- Die Schutzkontakte b liegen in Reihe mit den Schichtkapazität Drosseln Dr, deren Gegenseite an die Ausgänge R_1n

Aus der DT-AS 1765293 und ELEKTRONIK 5 S„ und T_v geführt sind. Gemäß der Erfindung kam 1971, Heft 7, S. 229, 230 sind Nullspannungsschal- die Reihenschaltang der Schützkentakte b und der ter bekannt ohne die gleichzeitige Verwendung von Drosseln Dr vertauscht werden oder es werden nur mechanischen Kontakten. Das aufgezeigte Problem die Schützkontakte eingesetzt Zwischen die Ausvon Störeinflüssen auf den Verbraucher tritt bei An- gangsanscblüsse R„ S„ T_v und den Mittelpunktsordnungen dieser Art nicht auf. io leiter MP sind je ein Kondensator C₃ und ein Ent-

Die Erfindung geht also aus von einer Anordnung ladewiderstand R₃ angeschlossen. Darüber hinaus

zur Zu- und Abschaltung einer Wechselstromquelle sind zwischen den Mittelpunktsleiter MP, die Ver-

an einen Verbraucher unter Verwendung von Steuer- braucheranschlüsse R₉, S_v, T_v und den Schutzleiter

baren Halbleiterelementen und Schutzkontakten, Kondensatoren C₄ und Entladewiderstände R₄ ge-

feraer mit Steuereinrichtungen, welche beim Zuschal- 15 schaltet

ten zuerst das Schütz betätigen und d?nn verzögert Ein Transformator Tr, der primärseitig über die die steuerbaren Halbleiterelemente ansteuern und Sicherung Si abgesichert ist liefert den Steuerschalbeim Abschalten zuerst die steuerbaren Halbleiter- tungenSt, und St_t die Speisespannung. Der Steuerelemente in den Sperrzustaad überführen und danach schaltung Sf₁ werden außerdem die Netzphasen didas Schütz entregen. ao rekt zugeleitet, was zur Erzeugung eines Signals im

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsnulldurchgang der eingangsseitigen Wech-Anordnung dieser Art so auszubilden, daß ein Ver- selstromquelle dient. Diese Spannung ist aufgrund braucher an eine Wechselstromquelle so an- und ab- der entsprechend großen Amplitude besonders gegeschaltet werden kann, daß andere, sehr störemp- eignet, den Triggerpunkt des Nulldurchganges zu findliche Geräte, wie elektronische Datenverarbei- as bestimmen, da die Anstiegsflanke entsprechend steil tungsanlagen, in ihrem Betrieb nicht gestört werden. ist Die Steuerschaltung Si₂ ist eingangsseitig ein Darüber hinaus soll bei Abschaltung der Verbraucher Schalter Sch und ein Relais A zugeordnet. Ausgangsvon der Wechselstromquelle galvanisch getrennt seitig befindet sich ein Schütz B, das mit Hilfe des sein. Kontaktes b_t und dem Widerstand R₅ nach der Er-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die 30 regung auf Haltestrom geschaltet wird. Den Spulen kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ge- des Relais A und des Schützes ß sind Freilauflöst, dioden D parallelgeschaltet. Die Kontakte b_v b₂, b_s.

Um die für solche Anlagen notwendigen großen f>₄ sind dem Schütz B zugehörig. Der dem Relais A Ströme schalten zu können, werden gemäß der Er- zugeordnete Kontakt α signalisiert der Steuerschalfindung Triacs oder antiparallelgeschaltete Thyristo- 35 tung Sf₁ die Schalterstellung Sch. Die Triacsteuereinren eingesetzt, bei welchen eine besonders einfache gänge G sind auf die Steuerschaltung Sf, gelegt, wel-Ansteuerung möglich ist. Nach einer weiteren vor- ehe Dauerimpulse liefert, die im Spannungsnullpunkt teilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die der Wechselstromquelle getriggert werden. Den EinSteuerung direkt von der speisenden Wechselspan- Ausschaltzustand der Anordnung zeigt die Lampe nung abgeleitet, d. h., die Netzspannung wird nicht 40 LA an.
heruntertransformiert. Die Triacs T_c sind gemäß der Erfindung von An-

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine ode A, nach Anode A ₂ nicht beschaltet. Um dennoch störungsfreie Zu- und Abschaltung eines Verbrau- Überspannungen an diesen steuerbaren Halbleitern chers an eine Wechselstromquelle ermöglicht, was zu verhindern, sind die Kondensatoren C₁, C., und bekannte Anordnungen trotz Einsetzen von Thyri- 45 die Entladewiderstände R₁, R₃ in der oben beschriestoren nicht vermögen. Weiter ist dieses störungsfreie benen Weise geschaltet. Die Kondensatoren C₈, C₄ Schalten gemäß der Erfindung möglich, obwohl bei und die Entladewiderstände R₂, R₄ dienen der Funkder Abschaltung des Verbrauchers die galvanische entstörung. Der bzw. die Verbraucher sind in EinTrennung der Wechselstromquelle vorliegt. Die er- phasen- oder Drehstromanschluß an die Anschlüsse findungsgemäße Anordnung ist mit einem geringen 50 MP, R,„ S₁., T₁, und den Schutzleiter gelegt. Die Bauelementeaufwand realisiert. Wechselstromquelle liegt fest an den Eingangsan-

Störschutzschaltungen bei Verwendung von Triac- Schlüssen MP, R_n, S_n, T_n und dem Schutzleiter. Bei

bzw. Thyristor-Schaltern sind an sich bekannt (vgl. der erstmaligen Zuschaltung der Quelle an die Ein-

Elektromeister 1969, Heft 11, S. 594, 595). gangsanschlüsse kann eine durch die Sperrschicht-

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeich- 55 kapazität der Triacs bedingte Störung nicht zum Ver-

nung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. braucher gelangen, da die Schützkontakte O₁, b₂, b₃

An die Anschlüsse R_n, S_n, T_n und MP wird eine offen sind.

nicht dargestellte Drehstromquelle angeschlossen. Soll nun der Verbraucher zugeschaltet werden, so Zwischen den Leitungen R^, S/v, T_n und den Mittel- wird der Schalter Sch geschlossen, was die Erregung punktsleiter MP sind Kondensatoren C₁ geschaltet, 60 des Schützes A zur Folge hat. Mittels des Kontaktes a denen Entladewiderstände R₁ parallel zugeordnet wird ein entsprechendes Signal an die Steuerschalsind. Ebenso sind Kondensatoren C₂ und Entlade- tung Sf₁ geliefert, das zu einer verzögerten Nullwiderstände R₂ zwischen die Leitungen MP, R_n, S_n, punktzündung der Triacs T_c führt, wobei der Dauer- T_n und den Schutzleiter geschaltet. Die Phasenleitun- impuls an die Steuereingänge G gelegt wird. Dauergen sind über die Sicherungen S_t an die Anoden A ₂ 65 impulse, die entsprechend den Phasen der Drehder Triacs T_c geführt. Die Anoden A _t sind an stromquelle phasenverschoben sind, werden in der Schützkontakte b_v b._v b₃ geführt. An die Verbindung Steuerschaltung Sf₁ direkt von der Wechselstromzwischen Anode A. und Schützkontakt b ist je dn quelle abgeleitet. Die Verzögerung der Triaczündung

5 6

wird so festgelegt, daß die Schützkontakte b_v b₂, b₃ Störung auf den Verbraucher geschaltet wird. Damit sicher geschlossen sind. Die Prellzeiten dieser Kon- ist gewährleistet, daß der ausgangsseitig angeschlostakte müssen entsprechend berücksichtigt werden. sene Verbraucher störungsfrei zugeschaltet wird.
Das Schütz B wird, nachdem es zeitgleich mit dem Das Abschalten des Verbrauchers von der Wech-Relais A zugeschaltet wurde, über den Kontakt fc₄ 5 selstromquelle erfolgt ebenfalls störungsfrei. Dabei und den Widerstand R_s auf Haltestromerregung ge- wird aber nach dem öffnen des Schalter Sch mittels schaltet. Das Zuschalten der Schützkontakte erfolgt der Steuerschaltung St₁ zuerst die Ansteuerung der spannungslos, da die Triacsperrströme über die Wi- Triacs T_c unterbunden, die dann beim nächsten derstände R_e zum Mittelpunktleiter MP abgeleitet Stromnulldurchgang in ihren sperrenden Zustand werden. io überführt werden. Hernach wird über die Steuer-Trotz der Bereitstellung der Zündimpulse für die schaltung St₂ das Schütz B entregt, womit die Kon-Triacs zum Zeitpunkt des Spannungsnulldurchgan- takte b_v b₂, b₃ ebenfalls wieder spannungslos geges ist zum Durchschalten dieser Halbleiter eine Min- schaltet werden.

destspannung zwischen den Anoden A₁ und A₂ not- Die erfindungsgemäße Anordnung verhindert demwendig. Dasselbe gilt für Thyristoren bezüglich der 15 nach Störungen sowohl bei der Zuschaltung wie bei Anoden-Kathodenspannung. Um diese Störung, die der Abschaltung des Verbrauchers von der Wechselbedingt wird durch die Mindestanodenspannung, zu stromquelle. Die Schaltung kann eingangsseitig wie eliminieren, sind die Drosseln Dr in Reihe mit den auch ausgangsseitig für Einphasen- und Drehstrom-Schützkontakten geschaltet. Die Drossel Dr im Längs- betrieb ausgelegt werden. Dabei sind der Drehstromzweig und die jeweiligen Kondensatoren C₃ und C₄ ao eingang und die Einphasenausgänge besonders vorim Querzweig verhindern, daß die zuletzt genannte teilhaft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Spamnangs- bzw. Stromnulldurchgang der Wechsel-Patentansprüche: stromquelle geschaltet wird. Schütze sind aufgrund der Toleranzen der elektrischen und mechanischen

1. Anordnung zur Zu- und Abschaltung einer Teile nicht in der Lage, unter den geforderten Bedin-Wechselstromquelle an einen Verbraucher unter 5 gungen einen Verbraucher zu schalten. Nicht zuletzt Verwendung von steuerbaren Halbleiterelemen- scheitert dies an Kontaktprellungen, die solchen ten und Schutzkontakten, ferner mit Steuerein- Schaltgeräten mehr oder weniger eigen sind,
riehruragen, welche beim Zuschalten zuerst das Es ist eine Schaltanordnung bekannt, bei welcher Schütz betätigen und dann verzögert die Steuer- der Verbraucher in den Wechselstromkreis einer baren Halbleiterelemente ansteuern und beim io Gldchrichterschaltung geschaltet ist, deren Gleich-Abschalten zuerst die steuerbaren Halbleiter- Stromkreis von einem Tyristor kurzgeschlossen oder elemente in den Sperrzustand überführen und da- unterbrochen wird. Der Thyristor wird im Nullpunkt nach das Schütz entregen, dadurch ge kenn- geschaltet. Trotz dieser Ansteuerung ist diese Schalzeichnet, daß in jede Phasenleitung auf der tung nicht in der Lage, der Wechselspannung überder Wectyelstromquelle zugewandten Seite min- 15 lagerte hochfrequente Störungen vom Verbraucher destens ein steuerbares Halbleiterelement (7_C) ge- fernzuhalten, da Thyristoren eine Sperrschichtkapaschaltet ist, an welches sich je ein Schutzkontakt zität aufweisen. Diese Sperrschichtkapazität schließt (b) mit oder ohne Drossel (Dr) in Reihe an- bei hochfrequenten Störungen den Thyristor kurz, schließt, daß an die der Stromquelle und dem Nachteilig kommt hier noch hinzu, daß die Steuer-Verbraucher zugewandten Anschlüsse (R_n, S_n, ao baren Gleichrichter mit TSE-Beschaltungen (TSE T_n, R_v, S_v, T_v) Siebglieder (C₁, R₁, C₂, R₂, C₃, = Trägerspeichereffekt) versehen sein müssen, da A₃, C₄, A₄) angeschlossen sind, deren Gegenseite keine rein ohmschen Lasten vorliegen. Als Last ist an dem Mittelpunktsleiter (MP) oder den Schutz- in derartigen Anordnungen meist ein Transformator leiter gelegt sind, daß an den dem Verbraucher oder magnetischer Konstanthalter eingesetzt,
zugewandten Anschlüssen der steuerbaren Halb- as Weiter ist bei der bekannten Schaltung der Verleiterelemente (A₁) Ableitwiderstände (R_e) ange- braucher im ausgeschalteten Zustand vom Netz nicht schlossen sind, und daß die Steuereinrichtungen galvanisch getrennt, was aber in vielen Fällen aus St_us beim Zuschalten die steuerbaren Halbleiter- Sicherheitsgründen unerläßlich ist.

elemente (T_c) im Nulldurchgang der anliegenden Bei einer bekannten Anordnung zur Umschaltung

Wechselspannung ansteuern. 30 der Stromversorgung von einer Wechselstromquelle

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- auf eine andere befindet sich zwischen der Stromkennzeichnet, daß die steuerbaren Halbleiter (T_c) quelle und dem steuerbaren Halbleiter ein Kontakt, mit einem Dauerimpuls angesteuert werden Der Verbraucher ist dem steuerbaren Gleichrichter