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Elektrischer Schalter Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Steuerung der Beistungsabgabe einer Wechselstromquelle an einen Verbraucher,
mit einem Schaltkontakte aufweisenden Hauptschalter, der in Serie mit dem Verbraucher
an die Wechselstromquelle angeschlossen ist.
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Durch diese Schaltungsanordnung soll inbesondere ein Lichtbogen beim
Schließen und Öffnen der Schaltkontakte verhindert werden. Es wird allgemein anerkannt,
daß ein Lichtbogen die Schaltkontakte übermäßig abnützt, was die Schalteigenschaften
verschlechtert, die Lebensdauer des Schalters verringert und Interferenzstörungen
hervorruft.
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Um diese Probleme zu umgehen, hat die Erfindung die Aufgabe, den an
den Schaltkontakten der eingangs näher erläute-rten Schaltanordnung auftretenden
Lichtbogen zu unterdrücken.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen steuerbaren Halbleiterschalter
mit einem Steueranschluß und zwei parallel an die Schaltkontakte des Hauptschalters
angeschlossenen Leitungsanschlüssen, durch einen an den Steueranschluß angeschlossenen
Auslöseschaltkreis, der einen mit dem Verbraucher verbindbaren Anschluß aufweist,
und durch einen Hilfsschalter, der abhängig vom Hauptschalter so betreibbar ist,
daß er vor bzw. nach dem Schließen und Öffnen der Schaltkontakte des Hauptschalters
aus einem oder in einen festgelegten Schaltzustand schaltet, wobei die Schaltungsanordnung
so ausgeführt ist, daß im festgelegten Schaltzustand des Hilfsschalters keine Steuervorspannung
am Steueranschluß des steuerbaren Halbleiterschalters anliegt und dieser damit nicht
leitet und daß im anderen Schaltzustand des Hilfsschalters der Auslöseschaltkreis
eine Steuervorspannung an den Steueranschluß abgibt und damit den steuerbaren Halbleiterschalter
wenigstens während einer Öffnungs- oder Schließbewegung der Schaltkontakte des Hauptschalters
leitend schaltet und dadurch eine Lichtbogenbildung zwischen den Schaltkontakten
unterdrückt. Durch die oben erläuterte Schaltungsanordnung wird erreicht, daß der
steuerbare Halbleiterschalter zusätzlich sowohl beim Öffnen als auch beim Schlieren
der Schaltkontakte des Hauptschalters zeitweise elektrisch leitend geschaltet wird,
und die Schaltkontakte des Huptschalters kurzschließt, die damit im wesentlichen
lastfrei schalten. Der steuerbare Halbleiterschalter leitet nur zeitweise und wird
durch Betätigung des Hilfsschalters eigentlich schon nach dem Schalten der Schaltkontakte
des Hauptschalters, entsprechend der Abschaltcharakteristik des Halbleiterschalters
abgeschaltet. Es können damit billige steuerbare Halbleiterschalter verwendet werden,
da diese Ströme führen können, die beträchtlich über den jeweiligen Nennströmen
liegen. Die
Lichtbogenbildung zwischen den Schaltkontakten des Hauptschalters
wird tollständig unterdrückt.
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Als steuerbarer Halbleiterschalter wird vorzugsweise ein Triac verwendet,
der zusätzlich den Vorteil hat, daß er nur bei Nullspamung des Wechselstromverlaufs
abschaltet, d.h., daß die Leistung beim Öffnen der Schaltkontakte des HauptschaIaGers
unabhängig von der tatsächlichen Spannung des Wechselstromnetzes im Augenblick des
Öffnen der Schaltkontakte solange weiter über den Triac dem Ver7uraucher zugeführt
wird, bis der jeweilige Halbzyklus des Wechselstromnetzes beendet ist und der Triac
abschaltet. Die Leistung wird damit bei Nullspannungsbedingungen vom Verbraucher
abgeschaltet, was, Stromstöße beim Abschalten verhindert. Obwohl Stromstöße beim
Einschalten auftreten können, da der Triac, sobald die- Spannung ausreicht, in jedem
Punkt des Wechselstromverlaufs gezündet werden kann, verringern die fehlenden Stromstöße
beim Absc7=lzalten doch die Gesamtzahl auftretender Stromstöße.
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Obwohl der Hilfsschalter z.B. als Halbleiterschalter ausgebildet sein
kann, der in der festgelegten Beziehung zum Hauptschalter ausgelöst wird, ist er
zweckmäßigerweise Teil eines mechanischen Schalters, der auch die Schaltkontakte
des Haupt-Schalters aufweist. Der llilfsschalter wird am einfachsten durch die Umschaltkontakte
etwa eines Umschalters gebildet, wobei in diesem Fall die zum Umschalten erforderlIche
Zeit zum Schalten des steuerbaren Halbleiterschalters verwendet wird.
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Der Auslöseschaltkreis kann entweder so ausgebildet sein, daß er,
unabhängig vorn Schaltzustand des Hauptschalters, ständig eine zum Leitendschalten
des steuerbaren Halbleiterschalters ausreichende Steuervorspannung abgibt, oder
aber so ausgebildet sein, daß er nur auf Einschwingstöße beim Schalten der-Schaltkontakte
des Hauptschalters anspricht. In beiden Fällen
übernimmt der,Hilfsschalter
eine Gesamtsteuerfunktion. Im ersten Pall weist der Auslöseschaltkreis lediglich
einen Widerstand auf, der eine der Anschlußklemmen der Wechselstromquelle mit dem
Steueranschluß des steuerbaren Halbleiterschalters verbindet und im zweiten Fall
weist der Auslöseschaltkreis lediglich einen vorzugsweise mit einem strombegrenzenden
Widerstand versehenen Kondensator auf1 der einen geeigneten Schaltungspunkt in der
Beschaltung des Haupt schalters mit dem Steuereingang des steuerbaren Halbleiterschalters
verbindet.
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Der Hilfsschalter kann in zwei alternativen Ausführungsformen ausgebildet
sein. Er kann entweder normalerweise geschlossen sein und öffnen, bevor die Schaltkontakte
des Hauptschalters schließen, oder er kann normalerweise geöffnet sein und schließen,
bevor die Schaltkontakte des Hauptschalters schließen.
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Die beiden Ausführungsformen erfordern leicht abgewandelte Auslöseschaltkreise,
um den steuerbaren Halbleiterschalter auslösen zu können. Im ersten Fall, bei dem
der Hilfaschalter normalerweise geschlossen ist und öffnet, bevor die Schaltkontakte
des Hauptschalters schließen, was etwa bei einem Umschalter der Fall ist, kann der
Hilfsschalter und der Auslöseschaltkreis in Serie geschaltet parallel an die Wechselstromquelle
angeschlossen sein, wobei der Verbindungspunkt des ilfsschalters und des Auslöseschaltkreises
unmittelbar an den Steueranschluß des steuerbaren Halbleiterschalters angeschlossen
ist. Solange der Hilfsschalter geschlossen ist, wird siede Steuervorspannung kurzgeschlossen
und der steuerbare Halbleiterschalter leitet nicht. Im anderen Fall, bei dem der
Hilfsschalter normalerweise geöffnet ist und schließt, bevor die Schaltkontakte
des Hauptschalters schließen, können der Hilfsschalter und der Auslöseschaltkreis
in Serie geschaltet und zwischen der Spannungsseite der Wechselstromquelle und der
Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterschalters angeschlossen werden. In dieser
Ausführungsform liegt die den
steuerbaren Halbleiterschalter leitend
schaltende Steuervorspannung nur bei geschlossenem Hilfsschalter an.
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Die Erfindung läßt sich nicht nur zur Steuerung der Leistungsaufnahme
des Verbrauchers aus einer Einphasen-Wechselstromquelle verwenden, sondern eignet
sich auch zur Steuerung der Leistungsaufnahme aus einer Mehrphasen-( üblicherweise
Dreiphasen-)-Wechselstromquelle. Bei dieser Anwendung ist für jede der Phasen der
Wechselstromquelle eine eigene Schaltungsanordnung der oben beschriebenen Art vorgesehen,
wobei der Verbraucher (bei drei Phasen) in Stern- oder Dreieckschaltung betrieben
wird und Schutzeinrichtungen vorgesehen werden, die die Beeinflussung der Schaltungsanordnung
der einzelnen Phasen untereinander verhindern.
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Die vorliegende Erfindung kann insbesondere vorteilhaft bei Temperatursteuerungen
und hier bei thermostatgesteuerten elektrischen Zimmerheizungen verwendet werden.
Es wird weitgehend anerkannt, daß eine genaue langfristige als auch kurzfristige
Temperatursteuerung mit Hilfe elektrischer Thermostatschalter, die von einem Bimetallelement
betätigt werden, beträchtliche Schwierigkeiten verursacht. Um die JJachteile, die
sich aus einem zwischen langsam bewegten Kontakten entstehenden Lichtbogen ergeben,
zu vermindern, wurden zur Betätigung des Schalters Bimetallsprungkontaktelemente
verwendet. Aufgrund des dem Schaltverhalten eines Bimetallelements mit einem'vorgespannten
Sprungkontakt eigenen Temperaturdiffertials, das heißt, der Differenz zwischen der
Einschalt- und der Ausschalttemperatur, war der erreichbaren Güte der Temperatursteuerung
eine Grenze gesetzt. Um die Auswirkungen des dem Schalten eines Sprungkontaktbimetallelements
anhaftenden Temperaturdifferentials zu vermindern, wurden Beschleunigungsheizer
vorgesehen, die in gewissem Maß als selbsttätiger Energieregler in die Wirkungsweise
des Bimetallelements eingriffen, wodurch sich der Schaltzyklus beschleunigte und
die Temperaturgrenzen gegenüber
vorher enger zusammenlagen. Dies
verbesserte jedoch im wesentlichen die Kurzzeiteigenschaften des Bimetallelements
bei der Steuerung der Temperatur, während die Langzeiteigenschaften ungenügend blieben.
Zur Verringerung dieser Schwierigkeit wurde versucht, zusätzlich zum Beschleunigungsheizer
einen Kompensationsheizer vorzusehen, der eingeschaltet wurde, während der Beschleunigungsheizer
abgeschaltet war und umgekehrt.
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Durch diese Einrichtung war es nun mich, sowohl Kurzzeitals auch Langzeitterilperatursteuerung
innerhalb ausreichend enger Grenzen durchzuführen. Es blieb jedoch ein weiteres
Problem zurück. In den oben stehenden Erörterungen bezeichnet der Ausdruck "Kurzzeit"
eine Zeitdauer in der Größenordnung einiger Tage im Gegensatz zur Langzeitdauer,
die etwa von Mitte Sommer bis Mitte Winter reicht und in diesem Zusammenhang ist
selbst die Langzeitdauer verglichen mit der erforderlichen Lebensdauer eines Bimetallelements
unerheblich. Es wurde herausgefunden, daß sich die Schalteigenschäften eines Sprirngkontakt-betätigten
Bimetallelements in einem Thermostaten im Verlauf der Lebensdauer des Elements beträchtlich
ändern, wobei sich diese Änderung in erster Linie als Ausweitung des dem Schaltbetrieb
des Elements innewohnenden Temperaturdifferentials auswirkt und sich demzufolge
die Güte der Thermostatsteuerung verschlechtert. Werden zur Beschleunigung des Schaltzyklus
des Bimetallelements Beschleunigungs- und Kompensationsheizer vorgesehen, dtedie
Genauigkeit der Steuerung verbessern, so steht dies im Gegensatz zur Porderung,
daß sich die Schalteigenschaften des Bimetallelements nicht verschlechtern sollen,
da der beschleunigte Schaltzyklus des Elements dessen Lebensdauer verkürzt und dessen
Schalteigenschaften beschleunigt verschlechtert. Zur Uberwindung dieses Problems
mußte notwendigerweise ein Kompromiß zwischen der Regelgenauigkeit und der Lebensdauer
des Thermostaten geschlossen werden, was zu einem empfindlichen Gleichgewicht zwischen
dem Schaltdifferential des Bimetallelements, der Wärmeabgabe des Beschleunigungsheizers
und der Wärmeabgabe des Kompensationsheizers
führte, wobei der
letztere im allgemeinen vorgespannt wurde, um dem Altern des Thermostats Rechnung
zu tragen.
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Die vorliegende Erfindung vermindert die oben stehend erwähnten Probleme
bei der Alterung des elektrischen Thermostatschalters durch Verringerung der Kontaktabnützung
im Thermostaten, indem der beim Öffnen und Schließen der Schaltkontakte entstehende
Lichtbogen unterdrückt wird. Es wurden Schnellabnutzungsversuche mit identischen
Thermostaten durchgeführt, die jeweils Sprungkontakt-betätigte Bimetallschaltelemente
enthielten wobei beim einen auftretende Bichtbögen erfindungsgemäß unterdrückt wurden
und beim anderen nicht. Beide Thermostaten wurden 150 000 Schaltzyklen unterworfen,
wobei sich die Kontaktabnutzung im thermostat mit Lichtbogenunterdrückung gegenüber
demjenigen ohne Lichtbogenunterdrückung beträchtlich verringerte (0,05 mm verglichen
mit 0,20 mm) und wobei das Schaltdifferential des Thermostats ohne Lichtbogenunterdrückung
(3, 30°C) beträchtlich, das Schaltdifferential des Thermostaten mit liichtbogenunterdrückung
(0,7000) relativ unbedeutend zunahme Dadurch daß keine Itichtbögen zwischen den
Schaltkontakten des Thermostaten mehr auf traten, konnte außerdem die Strombelastbarkeit
des Thermostaten beträchtlich verbessert werden, was darauf hinausläuft, daß ein
einziger mit einer Binrichtung zur Unterdrückung des lichtbogens versehener Thermostat
die Abgabe elektrischer leistung, an eine Anzahl Heizgeräte steuern kann, für die
früher jeweils eigene Thermostaten vorgesehen werden mußten.
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Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform, in der ein Auslöseschaltkreis einen an die spannungsführende
Seite eines Wechselstromnetzes angeschlossenen Widerstand aufweist;
Fig.
2 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsfprm, die sich in der gegenseitigen Abhängigkeit
des Hauptschalters und des Hilfsschalters von der Ausführungsform nach Fig. 1 unterscheidet;
Fig. 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der der Auslöseschaltkreis
einen mit der spannungsführenden Seite des Wechselstromnetzes verbundenen Kondensator
aufweist; Fig. 4 das an Dreiphasenbetrieb angepaßte Schaltbild aus Fig. 1; Fig.
5 das an Dreiphasenbetrieb angepaßte Schaltbild aus Fig. 2; Fig. 6 eine erfindungsgemäße
Dreiphasenschaltungsanordnung mit Umschaltern und mit einem Verbraucher in Sternschaltung;
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Dreiphasenschaltungsanordnung mit Umschaltern und mit
einem Verbraucher in Dreieckschaltung; und Fig. 8 eine den Schaltungsanordnungen
aus den Fig. 6 und 7 entsprechende Schaltungsanordnung, bei der der Verbraucher
weggelassen ist.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die einen Verbraucher 1 aufweist,
der aus einem Wechselstromnetz über Hauptkontakte 2 eines Schalters (etwa eines
Umschalters) gespeist wird, wobei der Schalter llilfskontakte 3 aufweist, die normalerweise
eeschlossen sind und unterbrechen, bevor die Hauptkontakte 2 schließen und beim
Auslösen nach dem Öffnen der Hauptkontakte 2 schließen. Parallel zu den Hauptkontakten
2 des Schalters ist wie dargestellt ein Triac 4 angeschlossen, wobei seine Steuerelektrode
(Ga4te-Elektrode)
wie dargestellt angeschlossen ist und aus der unter Spannung stehenden Seite des
Wechselstromnetzes abhängig vom Schaltzustand der Hilfskontakte 3 über einen Widerstand
5 eine Vorspannung aufnimmt. Der an die Steuerelektrode angeschlossene Widerstand
5-ist so gewählt, daß er einen zum Zünden des Triacs 4 ausreichenden Steuerstrom
liefert, seine Leistungsaufnahme jedoch möglichst gering ist, da ein kontinuierlicher
Leistungsverbrauch des Widerstands 5 vorzuziehen ist.
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Beim Betrieb der Schaltungsanordnung bestimmt der Schaltzustand der
Hilfskontakte 3 die Vorspannung der Steuerelektrode des Triacs 4 und somit den Leitungsaustand
des Triacs 4. Wenn die Hilfskontakte 3 geschlossen sind, ist die Steuerelektrode
des Triacs 4 mit einem rJull-Leiter des Wechselstromnetzes kurzgeschlossen, sobald
jedoch die Hilfskontakte 3 geöffnet sind, liegt an der Steueselektrodedes Triacs
4 eine Vorspannung an, die den Triac 4 einschaltet. Der ieitungszustand des Triacs
4 wird außerdem durch den Schaltzustand der Hauptkontakte 2 bestimmt, da die geschlossenen
Haupt kontakte 2 den Triac 4 kurzschließen und dieser keinen nennenswerten Strom
führt. Der Betrieb der Schaltungsanordnung zur Unterdrückung des Lichtbogens beim
Schließen und Öffnen der Hauptkontakte 2 ergibt sich aus der Tatsache, daß die Hilfskontakte
3 öffnen, bevor die Hauptkontakte 2 schließen und der Triac 4 eingeschaltet wird
(um am Ende des entsprechenden Halbzyklus des Wechselstromnetzes, sobald die Hauptkontakte
2 schließen, abgeschaltet zu werden) und beim Öffnen der Hauptkontakte 2, wodurch
der Kurzschluß des Triacs 4 aufgehoben wird, wird der Triac 4 sofort leitfähig geschaltet.
Der Triac 4 übernimmt damit wähtrend des Schließens und Öffnens der Hauptkontakte
2 zeitweise wirksamen Strom zum Verbraucher 1, so daß die Hauptkontakte 2 nicht
unter Lastbedingungen schalten. Der Triac 4 führt den Verbraucherstrom nur während
der Umschaltdauer des Schalters, die etwa für Haushaltsthermostatschalter typisch
in der Groenordnung
einiger IIillisekunden liegt und kann, aufgrund
seiner geringen l3inschaltdauer, beträchtlich über seinen Nennwerten liegende Ströme
führen, weshalb billige Bauelemente verwendet werden können. Aus dem gleichen Grund
müssen die Hauptkontakte 2 nicht so hoch bemessen werden, als wenn sie alleine schalten
wurden.
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Wie oben erwähnt, können die Hauptkontakte 2 und die Hilfækontakte
3 durch einen Umschalter gebildet werden, wie er etwa als Thermostatschalter in
der britischen Patentanmeldung 774 911 beschrieben ist, wobei hier insbesondere
auf seine in Fig. 4 der britischen Patentanmeldung 774 911 gezeigte Ausführungsform
als Bimetall-betätigter Schalter sowie auf die Einstelleinrichtung des Thermostatschalters
hingewiesen werden soll, mit der er justiert werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach
Fig. 1. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind die Hilfskontakte 3 normalerweise
geöffnet und schließen, bevor die Hauptkontakte 2 schließen, bzw. öffnen nach dem
Auslösen, nachdem die Hauptkontakte 2 geöffnet haben. Um diesen Unterschied in der
Betriebsweise der ililfskontakte 3 zu bewerkstelligen, sind diese in Serie zum Widerstand
5 angeordnet und unmittelbar mit der Steuerelektrode des Triacs 4 verbunden, weshalb
die steuernde Vorspannung nur solange am Triac 4 anliegt, als die Hilfskontakte
3 geschlossen sind. Vorteilhaft beim Betreb dieser Schaltungsanordnung ist, daß
der Widerstand 5 nur dann Leistung verbraucht, wenn die Hilfskontakte 3 geschlossen
sind. Abgesehen von diesem Unterschied, arbeitet die Schaltungsanordnung nach Fig.
2 beim Unterdrücken des Lichtbogens beim Schließen und Öffnen der Iiauptkontakte
2 wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
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Wie vorstehend erwähnt, schaltet der Triac 4 in den oben angegebenen
Schaltungsanordnungen unabhängig vom tatsächlichen
Augenblick des
Wechselstromverlaufs nur unter Nullspannung.sbedingungen des zugeführten Wechselstroms
ab, wenn seine Steuervorspannung nicht mehr anliegt. Dies ist vorteilhaft, da weniger
Schaltspannungsstöße auftreten.
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Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemcße Schaltungsanordnung, bei der der
Triac 4 als Schalteinrichtung zur Unterdrückung des Lichtbogens beim Schließen und
Öffnen der Hauptkontukte 2 durch kapazitiv aus der spannungsführenden Seite des
Wechselstromnetzes auf die Steuerelektrode des Triacs 4 eingekoppelte hochfrequente
Einschaltstöße ausgelöst wird, wobei die hochfrequenten Einschaltstöße beim Öffnen
der Hilfskontakte 3 bzw.
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beim Öffnen der Hauptkontakte 2 angeregt werden. Die Ähnlichkeit dieser
Schaltungsanordnung mit der aus Fig. 1 soll hervorgehoben werden und es soll weiterhin
hervorgehoben werden, daß die Schaltungsanordnung aus Fig. 2 durch Hinzufügen eines
Kondensators in Serie zum Widerstand 5 entsprechend abgeändert werden kann. In dieser
Schaltungsanordnung dient der Widerstand 5 zur Strombegrenzung. Der Kondensator
10 ist so bemessen, daß er bei den Frequenzen der Hochfrequenzeinschaltstöße eine
niedrige Impedanz und bei der Frequenz des Wechselstromnetzes eine hohe Impedanz
hat. Der Betrieb dieser Schaltungsanordnung entspricht dem derjenigen aus Fig. 1
außer, daß die den Triac 4 leitend haltende Steuervorspannung nicht wie in der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 solange anliegt, wie die Hilfskontakte 3 geöffnet sind, sondern nur
solange, wie die durch das Öffnen der Hauptkontakte 2 und der Hilfskontakte 3 erzeugten
HF-Einschaltstöße andauern. Die Schaltungsanordnung nach Fig 3. vermeidet die in
der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 im. Widerstand 5 auftretenden relativ hohen
Verluste, da der Kondensator 10 gegenüber der Frequenz des Wechselstromnetzes eine
hohe Impedanz hat.
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Der Kondensator 10 kann vorteilhaft mit der anderen als der in Fig.
3 gezeigten Seite des -Verbrauchers 1 verbunden werden,
wobei sich
eine Zweipolschaltungsanorclmlng ergibt, die passend an einem vorhandenen Verbraucher
1 angeschlossen werden kann.
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ie Polarität, mit der die Zweipolschaltungsanordnung an den vorhandenen
Verbraucher 1 angeschlossen wird, ist, wie hervorgehoben werden soll, gleichgültig.
Die Hilfslrontakte 3 können ebenso zwischen dem Verbindungapunkt des Kondensators
10 mit dem RVriderstand 5 und dem Null-Leiter des Wechselstromnetzes angeschlossen
werden, was den Unterschied der Schaltungsbedingungen beim Öffnen der Hilfskontakte
3 vergrößert und zu einem den Triac 4 leitend schaltenden größeren Hochfrequenzeinschaltstoß
führt.
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Fig. 4 zeigt die an einen Dreiphasenbetrieb angepaßte Schaltungsanordnung
nach Fig. 1. Zur Bezeichnung gleicher Teile wie in Fig. 1 werden in Fig. 4 die gleichen
Bezugsziffern verwendet, wobei jedoch zur Kennzeichnung der Komponenten und ihrer
Phasen Indexzahlen hinzugefügt wurden. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Verbraucher
1 sternförmig geschaltet und jeder seiner Teilverbraucher 11, 12 oder 13 ist mit
Hàuptkontakten 21 22 oder 2 zusammengeschaltet, die jeweils von Triacs 41, 42 oder
43 überbrückt sind. Die nur einfach vorhandenen Hilfskontakte 3 sind so ausgeführt,
daß sie öffnen bevor die Hauptkontakte 21 zu 22 und 23 schließen und daß sie schließen,
nachdem die Hauptkontakte 2i, 22 und 23 geöffnet haben. Die Hilfskontakte 3 verbinden
die Steuerelektroden der drei Triacs 41, 42 und 43 mit dem Null-Leiter. Die Schaltungsanordnung
jeder der Phasen ist damit im wesentlichen mit der aus Fig. 1 identisch; der Unterschied
liegt in der Vorspannungserzeugung der Steuerelektroden der Triacs 41, 42 und 4
Wie auch dargestellt, ist jeder der steuernden Widerstände 511 52' 53 der einzelnen
Phasen in Serie zu einer Diode 61« 62, 63 geschaltet (die Polarität der Dioden 61,
62, 63 kann auch umgekehrt sein). Außerdem ist je ein Ausgleichswiderstand 71, 72,
73 zwischen der eteuerelektrode jedes Triacs 41, 42, 43 und einer Nullsteuerleitung
zum Hilfskontakt 3 vor7e seJien. Aufgrund
dieser Schaltungsanordnung
werden die Triacs 41 42 43 durch Dreiphasengleichrichtung mit IIilfe der Dioden
619 62 und 63 gesteuert, wobei vorgesehen ist" daß zu jedem Zeitpunkt stets nur
ein Widerstand 51 52 oder 53 bzw. eine Diode 61, 62 oder 63 Strom führt und die
Steuerelektroden-aller drei Triacs 41 42 43 und 43 versorgt. Die Ausgleichswiderstände
71 und 73 stellen hierbei sicher, daß der als erster elektrisch leitend werdende
Triac nicht als Klemmschaltung bezüglich der Nullsteuerleitung wirkt und das Beitendwerden
der anderen Triacs verhindert. Die Betriebsweise der Schaltungsanordnung nach Fig.
4 entspricht im wesentlichen derjenigen aus Fig. 1.
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Fig. 5 zeigt die an einen Dreiphasenbetrieb angepaßte Schaltungsanordnung
nach Fig. 2, wobei die Anpassung an den Dreiphasenbetrieb auf ähnliche Weise erfolgt,
wie die Anpassung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Die Schaltungsanordnung nach
Fig. 5 und ihre Betriebsweise, die im wesentlichen mit derjenigen der Schaltungsanordnung
aus Fig. 2 übereinstimmt, ergibt sich aus der oben stehenden Beschreibung und soll
deshalb nicht nochmals erläutert werden. Die Hauptkontakte und Hilfskontakte der
Schaltungsanordnung nach Fig. 5 haben den gleichen betriebsmäßigen Zusammenhang
wie diejenigen aus Fig. 2.
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In den Fig. 6 und 7 sind erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen dargestellt,
die an einen Dreiphasenbetrieb angepaßt sind und die Hauptkontakte und Hilfskontakte-eines
Umschalters verwenden, wobei durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 die Leistungszufuhr
zu einem Verbraucher in Sternschaltung und durch die Schaltungsanordnung nach Fig.
7 die Leistungszufuhr zu einem Verbraucher in Dreieckschaltung gesteuert wird. Jede
dieser Schaltungsanordnungen benutzt im wesentlichen für jede einzelne Phase die
vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Der vorspannungserzeugende
Widerstand 5 der Triacs 4 kann in Fig. 7 auch alternativ anstatt wie dargestellt
mit
dem Nullpunkt, auch mit dem Dreieckspunkt der nächsten Phase
verbunden sein, wodurch in diesem Fall die Steuervorspannungen gegenüber den entsprechenden
Leiterspannungen um 30° verschoben sind. Die Betriebs^.eisen der Schaltungsanordnungen
nach den Fig. 6 und 7 ergAben sich aus den Erläuterungen zu Fig. 1.
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Fig. 8 zeigt die Schaltungsanordnungen der Fig. 6 und 7.
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Sie zeigt den Schalterschaltkreis, der sowohl zur Steuerung der Leistungsabgabe
an einen Verbraucher in Sternschaltung als auch an einen Verbraucher in Dreieckschaltung
geeignet ist, wobei der Verbraucher an die in Fig. 8 rechter Hand dargestellten
Klemmen angeschlossen wird. Bei Verwendung eines Verbrauchers in Dreieckschaltung
müssen die Widerstände 51 ' 52 und 53 nicht mit einem Null-Leiter des Wechselstromnetzes
verbunden sein, d.h. daß kein Null-Leitereingang erforderlich ist. Sind die Hauptkontakte
21 22 und 2 offen, so ist der Verbraucher iiber den Widerstand der Triacs 41, 42
und 43 in ihrem nicht-leitenden Zustand isoliert. In einigen Anwendungsfällen kann
die Zuverlässigkeit, mit der das Halbleiterbauelement isoliert in Anbetracht von
Spannungspitzen, die in der Wellenform des Wechselstromnetzes auftreten können und
die Durchbruchsspannung der Triacs überschreiten können, nicht ausreichen, wobei
in diesem Fall in der Schaltung ein weiterer Isolationsschalter vorgesehen werden
kann. Der weitere Isolationsschalter wird abhängig von der Betätigung der Hauptkontakte
und Hilfskontakte vor dem Öffnen der Hilfskontakte beim Schließen der Hauptkontakte
und nach dem Schließen der Hilfskontakte beim Öffnen der Hauptkontakte betätigt.
Der weitere Isolationsschalter unterstützt damit die Betriebsweise der Hauptkontakte
und wird stets im unbelasteten Zustand (,eschaltet.