DE2245090C3 - - Google Patents

Description

gehenden Anordnung werden auch hier beim Schalen des Kontaktes Störungen auf den Verbraucher geschaltet, bedingt durch die Gleiehnchtersperrschichikapa/itat.

Aus der DT-AS 17 65 293 und ELEKTRONIK 1971. Heft 7. S. 229, 230 >ind Nullspannungsschalter bekannt ohne die gleichzeitige Verwendung von mechanischen Kontak;en. Das aufgezeigte Problem von Störeinflüssen auf den Verbraucher tritt bei Anordnungen dieser Art nicht auf.

Die Lirfindung geht also aus von einer Anordnung zur Zu- und Abschaltung einer V'-chselstromquelle an einen Verbraucher unter Vf--e:uiung von steuerbaren Halbleiterelementc . ·■ hützkontakten, feiner mit Steuercinrichti- _{t IL} beim Zuschalten zuerst das Schütz L. · · ■ jann verzögert die steuerbaren Halblei „relemente ansteuern und beim Abschalten zuerst die steuerbaren Halbleitereleniente in den Sperrzustand überführen und danach das Schütz entregen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung dieser Art so auszubilden, daß ein Verbraucher an eine Wechselstromquelle so an- und abgeschaltet werden kann, daß andere, sehr störempfindliche Geräte, wie elektronische Datenverarbcitungsanlagen, in ihrem Betrieb nicht gestört werden. Darüber hinaus soll bei Abschaltung der Verbraucher von der Wechselstromquelle galvanisch getrennt sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Um die für solche Anlagen notwendigen großen Ströme schalten zu können, werden gemäß der Erfindung Triacs oder antiparallelgeschaltete Thyristoren eingesetzt, bei welchen eine besonders einfache Ansteuerung möglich ist. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Steuerung direkt von der speisenden Wechselspannung abgeleitet, d. h., die Netzspannung wird nic.it heruntertransformiert.

Mit der erfindungsgemäßen Anoidnung wird eine störungsfreie Zu- und Abschaltung eines Verbrauchers an eine Wechselstromquelle ermöglicht, was bekannte Anordnungen !roh Einsetzen von Thyristören nicht vermögen. Weiter ist dieses störungsfreie Schalten gemäß der Erfindung möglich, obwohl bei der Abschaltung des Verbrauchers die galvanische Trennung der Wechselstromquelle vorliegt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist mit einem geringen Bauelementeaufwand realisiert.

Störschutzschaltungcn bei Verwendung von Tnac- bzw. Thyristor-Schaltern sind an sich bekannt (vgl.

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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

An die Anschlüsse R_n, S_n, T_n und MP wird eine nicht dargestellte Drehstromquelle angeschlossen. Zwischen den Leitungen R_n, S_n, T_n und den Mittelpunktsleiter MP sind Kondensatoren C₁ geschaltet, denen Entladewiderstände R₁ parallel zugeordnet sind. Ebenso sind Kondensatoren C, und Hntladewiderständc R., zwischen die Leitungen MP, /?_v .S\, Tf/ und den Schutzleiter geschaltet. Die Phasenieitimgen sind über die Sicherungen S₁ an die Anoden A, der Triacs T₁ geführt. Die Anoden/I₁ sind an Schutzkontakte '.,, b₂, i>., geführt. Ali die Verbindung zwischen Anode A, und Schützkontakt b ist je ein Ableitwiderstand R_ü angeschlossen, dessen Gegenseite an dem Mmelpunktslciter MP liegt.

Die Schützkontakte b liegen in Reihe mit den Drosseln Dr, deren Gegenseite an die Ausgänge R_x, S_;. und T₁. geführt sind. Gemäß der Erfindung kann die Reihenschaltung der Schützkontakte b und der Drosseln Dr vertauscht werden oder es werden nur die Schützkontakte eingesetzt. Zwischen die Ausgangsanschlüsse R_v, S_x, T_x. und den Mittelpunktsleiter MP sind je ein Kondensator C₁ und ein Entladewiderstand R₁ angeschlossen. Darüber hinaus sind zwischen den Mittelpunktsleiter MP, die Verbraucheranschlü-,sei?_v, S_x., T_x, und den Schutzleiter Kondensatoren C₄ und Entladewiderstände /J₄ geschaltet.

Ein Transformator Tr, der primärseitig über die Sicherung Si abgesichert ist, liefert den Steuerschaltungen St₁ und Sf₂ die Speisespannung. Der Steuerschaltung 5/, werden außerdem die Netzphasen direkf zugeleitet, was zur Erzeugung eines Signals im Spannungsnulldurchgang dr; eingangsseitigen Wechselstromquelle dient. Diese Spannung ist aufgrund der entsprechend großen Amplitude besonders geeignet, den Triggerpunkt des Nulldurchganges zu bestimmen, da die Anstiegsflanke entsprechend steil '•■Λ Die Steuerschaltung St₂ ist eingangsseitiii ein Schalter Sch und ein Relais A zugeordnet. Ausuangsseitig befindet sich ein Schütz B, das mit Hilfe des Kontaktes b₄ und dem Widerstand R. nach der Erregung auf Haltestrom geschaltet wird. Den Spulen des Relais A und des Schützes B sind Freilaufdioden Ü parallelgeschaltet. Die Kontakte b_v b.,, />.,, O₄ sind dem Schütz B zugehörig. Der dem Relais A zugeordnete Kontakt α signalisiert der Steuerschaltung Si, die Schalterstellung Sch. Die TriacsteuereingängeG sind auf die Steuerschaltung S/, gelegt, welche Dauerimpulse liefert, die im Spannungsnullpunkt der Wechselstromquelle getriggert wenden. Den Ein-Ausschaltzustand der Anordnung zeigt die Lampe LA an.

Die Triacs T₁. sind gemäß der Erfindung von Anode A₁ nach Anode A₂ nicht beschaltet. Um dennoch Überspannungen an diesen steuerbaren Halbleitern zu verhindern, sind die Kondensatoren C₁, C₃ und die Entladewiderstände A₁, R₃ in der oben beschriebenen Weise geschaltet. Die Kondensatoren C₂, C₁ und die Entladewiderstände R₂, R₄ dienen der Funkentstörung. Der bzw. die Verbraucher sind in Einphasen- oder Drehstromanschluß an die Anschlüsse MP, R_x,, S_x., T_v und den Schutzleiter gelegt. Die Wechselstromquelle liegt fest an den E^;ngangsanschlüssen MP, R_n, S,_v, T_n und dem Schutzleiter. Bei

der erstmaligen Zuschallung der Quelle an die Ein-1: λu ι: ci;ii

kapazität der Triacs bedingte Störung nicht zum Verbraucher gelangen, da die Schützkontakte b_v b.,, ϋ_Λ offen si,id.

Soll nun der Verbraucher zugeschaltet werden, so wird der Schalter Sch geschlossen, was die Lrre^ims· des Schützes A zur Folge hat. Mittels des Kontaktes <i wird ein entsprechendes Sign-ii an die Steuersdi.il tungS/, geliefert, das zu einer verzögerten Null punktzündung der Triacs 7, führt, wobei der Dauer impuls an die Stcuereingäiige C gelegt wird. Dauei impulse, die entsprechend den Phasen der Dreh stromquelle phasenverschoben sind, werden in >ler Steuerschaltung SV₁ direkt von der Wechselstromquelle abgeleitet. Die Verzögerung der Triac/ünilmu'

wird so festgelegt, daß die Schützkontakte ύ,, b.„ b₃ sicher geschlossen sind. Die Prcllzcitcn dieser Kontakle müssen entsprechend berücksichtigt werden. Das Schütz B wird, nachdem es zcilglcich mit dem Relais A zugeschaltet wurde, über den Kontakt b₄ und den Widersland R. auf Hallestromcrregung geschaltet. Das Zuschalten der Schutzkontakte erfolgt spannungslos, da die Triacsperrslröme über die Widerstände R_n zum Mittelpunktleiter MP abgeleitet werden.

Trotz der Bereitstellung der Zündimpulse für die Triacs zum Zeitpunkt des Spannungsnulldurchganges ist zum Durchschallen dieser Halbleiter eine Mindestspannung zwischen den Anoden A_i und A., notwendig. Dasselbe gilt für Thyristoren bezüglich der Anoden-Kalhodenspannung. Um diese Störung, die bedingt wird durch die Mindcstanodenspannung, zu eliminieren, sind die Drosseln Dr in Reihe mit den Schutzkontakten geschaltet. Die Drossel Dr im La'ngszwcig und die jeweiligen Kondensatoren C₃ und C₄ im Querzweig verhindern, daß die zuletzt genannte Störung auf den Verbraucher geschaltet wird. Damit ist gewährleistet, daß der ausgangsseitig angeschlossene Verbraucher störungsfrei zugeschaltet wird.
Das Abschalten des Verbrauchers von der Wech-

S selstromquclle erfolgt ebenfalls störungsfrei. Dabei wird aber nach dem Öffnen des Schalter Sch mittels der Steuerschaltung St₁ zuerst die Ansteuerung der Triacs T_e unterbunden, die dann beim nächsten Stromnulldurchgang in ihren sperrenden Zustand

ίο überführt werden. Hernach wird über die Steuerschaltung St₂ das Schütz/? entregt, womit die Kontakte b_r b.„ b._f ebenfalls wieder spannungslos geschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung verhindert demnach Störungen sowohl bei der Zuschaltung wie bei der Abschaltung des Verbrauchers von der Wechselstromquelle. Die Schaltung kann eingangsseitig wie auch ausgangsseitig für Emphasen- und Drehstrombctricb ausgelegt werden. Dabei sind der Drehstromeingang und die Einphasenausgänge besonders vorteilhaft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Spannungs- bzw. Stromnulldi'rchgang 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 Bcdin-Wechselstromquelle an einen Verbraucher unter 5 eungen einen Verbraucher zu schalten. Nicht zuletzt Verwendung von steuerbaren Halbleiterelemen- scheitert dies an Kontaklprellungen, die solchen ten und Schützkoniakten, femer mit Steuerein- Schaltgeräten mehr oder weniger eigen sind,
richtungen, 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 Halbieiterelemente ansteuern und beim io Gleichrichterschaltung 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, dadurchgekenn- geschaltet. Trotz dieser Ansteuerung ist diese Schalzeichnet, daß in jede Phasenleitung auf der tung nicht in der Lage, der Wechselspannung überder Wechselslromquelle zugewandten Seite rr^:n- 15 lagerte hochfrequente Störungen vom Verbraucher destens ein steuerbares Halbleiterelement (T₁) ge- fernzuhalten, da Thyristoren eine Sperrschichtkapaschaltet ist, an welches sich je ein Schützkontakt 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_s. 5... 20 baren Gleichrichter mit TSE-Beschaltungen (TSE T_x, R_v, S_v, T₁.) Siebglieder (C₁, A₁, C₂, R.,, C_v = Trägerspeichereffekt) versehen sein müssen, da R₃, C₄, R₁) angeschlossen sind, deren Gegenseite keine rein ohmschen Lasten vorliegen. Als Last ist an den 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- 25 Weiter ist bei der bekannten Schaltung der Verleiterelemente (A₁) Ableitwiderstände (R₁.) ange- brauoh*"- >i,; ausgeschalteten Zustand vom Netz nicht schlossen sind, und daß die Steuereinrichtungen galvanisch getrennt, was aber in vielen Fällen aus St₁ ., beim Zuschalten die steuerbaren Halbleiter- Sicherheitsgründen unerläßlich ist.
elemente (T₁) 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 (7"_f) quelle und dem steuerbaren Kalbleiter ein Kontakt, mit einem Dauerimpuls angesteuert werden. Der Verbraucher ist dem steuerbaren Gleichrichter

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- nachgeschaltet. Durch diese Anordnung werden aber durch gekennzeichnet, da3 als steuerbare Halb- 35 nicht nur die hochfrequenten Störungen der Wechselleiter Triacs oder antiparallelgeschaltete 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 Netzspan- 40 artigen Anordnung dar steuerbaren Gleichrichter nung direkt abgeleitet werden. ohne Beschaltung 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 Thyrisior 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 undSchützkontakten. 50 Wechselstromschaltanordnung für große Leistungen,

Beim Zuschalten von Verbrauchern an eine Wecn- bestehend aus einer Kombination von mechanischen selstromquelle und ebenso beim Abschalten entstehen Schaltern und elektronischen Schaltelementen, bebeim Schließen und öffnen von Schützkontakten ins- kannt. Dabei werden die elektronischen SchaltelebcsGiidcrc durch Lcitur.gs- und Lastindukiivitätcn rncntc im Durch!aßzu£t2r>d durch einen mprhaniirhen 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 Datenverarbeitungsanla- 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 Anordsich im Arbeitsprozeß befindlichen Geräte. Derglei- nung zum An- und Abschalten einer Wechselspanchen trifft 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 Rechnergeschwindigkeit 6₅ Schaltkontakt eine Zerstörung durch Lichtbogenbil- und damit verbundener Reduzierung der Schaltzeiten dung erfährt. Damit ist es möglich, mit billigen Konder Halbleiterelemente stärker zum Vorschein. takten eine große Lebensdauer der elektromechani-

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