DE2430872C3 - Halbleiter-Gleichstromschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Gleichstromschalter, der von einem Steuerungsteil angesteuert wird und zum Schalten einer induktiven Last vorgesehen ist, mit einem ersten steuerbaren Halbleiter im Laststromkreis, dem als Löscheinrichtung ein zweiter steuerbarer Halbleiter mit einem Kondensator parallel geschaltet ist.

Ein solcher Halbleiter-Gleichstromschalter ist bekannt (siehe Buch »Thyristoren« von Heumann und S t u m ρ e , S. 140, Teubner Verlag Stuttgart, 1969). Bei diesem bekannten Schalter handelt es sich um einen Thyristorschalter für Gleichstrom, der im Laststromkreis einen ersten Thyristor aufweist, dem als Löscheinrichtung ein zweiter Thyristor mit einem Kondensator parallelgeschaltet ist. Außerdem ist eine Freilaufdiode vorgesehen, die parallel zum Ausgang des Schalters bzw. zur angeschlossenen Last liegt. Diese Freilaufdiode soll das Auftreten von unzulässig hohen Schalterspannungen beim Unterbrechen induktiver Gleichstromverbraucher verhindern und kann beim Abschalten rein ohmscher Verbraucher entfallen.

Bei dieser bekannten Anordnung bewirkt ein vom Steuerungsteil kommender erster Schaltbefehl die Durchzündung des ersten Thyristors im Lastkreis und damit die Einschaltung des Kreises. Die Ausschaltung des Kreises erfolgt durch einen zweiten Schaltbefehl des Steuerungsteiles an den zweiten, parallelliegenden Thyristor, der durch Umladung des mit ihm in Reihe liegenden Kondensators eine Sperrung des ersten Thyristors bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine

voüelektronische, verschleißfreie, schnellschaltende und betriebssichere Bremsanordnung für einen Motor zu schaffen. Eine solche Bremsanordnung dient dazu, den Motor nach Abschaltung durch das Motorschütz unverzüglich zu bremsen. Derartige Bremsanordnungen sind in verschiedener Ausführung bekannt, sind jedoch

ίο aus unterschiedlichen Gründen nicht zufriedenstellend.

Zunächst ist hier die mechanische Abbremsung zu nennen, die naturgemäß einem starken Verschleiß unterliegt. Des weiteren ist die sogenannte Gegenstrombremsung zu erwähnen, bei der die Motoran-Schlüsse bis zu seinem Stillstand kurzfristig vertauscht werden. Diese Bauart erfordert einen hohen schaltungstechnischen Aufwand. Schließlich soll noch eine Bremsanordnung mit einer Bremswicklung im Motor erwähnt werden. Dabei wird durch einen in der Brernswicklung für eine begrenzte Zeit fließenden Gleichstrom ein magnetisches Feld aufgebaut, das bremsend auf den Motor wirkt, indem es gegen das abklingende Drehfeld des Motors gerichtet ist. Die Bereitstellung des gewünschten Gleichstromes erfolgt mit Hilfe eines zusätzlichen elektromechanischen Schüizes, das durch Hilfskontakte des Motorschützes betätigt wird. Die Verwendung derartiger elektromechanischer Schalter hat jedoch den Nachteil eines schnellen Verschleißes bei häufigen Schaltspielen und einer physikalisch bedingten Zeitverzögerung durch das Schalten elektromechanischer Koniakte.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Anwendung eines Halbleiter-Gleichstromschalters der eingangs genannten Art auf eine Bremsanordnung für einen Motor die induktive Lasv eine Brernswicklung des Motors ist, daß eine Diode in Reihenschaltung zwischen der Bremswicklung und dem Gleichstromschalter angeordnet ist und daß das Steuerungsteil mit einem Steuerkreis eines den Motor schaltenden Motorschützes gekoppelt ist.

Durch eine derartige erfindungsgemäße Anordnung wird gewährleistet, daß unverzüglich nach Abschaltung des Motorschützes, d. h. nach Betätigung eines Schaltgliedes im Steuerkreis des Motcrschützes, ein Schaltimpuls auf das Steuerungsteil geleitet wird. Dadurch wird der Gleichstromschalter von dem Steuerungsteil derart angesteuert, daß für eine bestimmte Zeit ein gewünschter Gleichstrom in die Bremswicklung des Motors geschickt wird. Die in Reihenschaltung zwischen dem Gleichstromschalter und der Bremswicklung vorgesehene Diode dient dazu, die negativen Spannungshalb wellen der vom auslaufenden Motor in der Bremswicklung erzeugten Generatorspannung vom Gleichstromschalter fernzuhalten. Bei Verwendung von Thyristoren in dem Gleichstromschalter besteht ohne diese Diode die Gefahr des unerwünschten Sperrens, so daß diese Diode ein wesentliches Bauteil für die Aufrechterhaltung des Schaltzustandes der Thyristoren bildet.

In Ausgestaltung der Erfindung enthält der Gleich- Stromschalter einen ersten, mit der Bremswicklung und

der Diode in Reihe liegenden Thyristor und einen zweiten, über einen Kondensator parallel geschalteten

Thyristor, und das Steuerungsteil enthält eine erste,

unmittelbar ansprechende, und eine zweite, verzögert ansprechende Transistorstufe mit je einem impuisüber trager zur Ansteuerung des ersten und zweiten

Thyristors. Dabei sind die Eingänge der beiden Transistorstufen mit dem ein Schaltglied enthaltenden

Steuerkreis des Motorschülzes entweder direkt oder über eine vorgeschaltete dritte Transistorstufe gekoppelt und können somit mit posi'ivem oder negativem Steuersignal angesteuert wurden. Unverzüglich mit Durchschaltung des ersten Thyristors wird der Gleichstrom für eine definierte Zeit in die Bremswicklung des Motors geschickt. Nach abgelaufener Brrmszeit schaltet der zweite Thyristor und bewirkt durch Umladung des vorgeschalteter. Kondensators eine Abschaltung des ersten Thyristors.

In der Zeichnung sind in den Fig.! und 2 Ausführuijgsbeispiele gemäß der Erfindung in Form von Schaltbildern dargestellt. F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines Motors und eines Gleichstromschalters zur Bereitsteilung eines Gleichstromes in einer Bremswicklung des Motors. F i g. 2 zeigt ein .Schaltbild eines Steuerungsieiles zur Ansteuerung des Gleichstromscha liera gemäß Fig. !.

Gemäß F i g. 1 ist ein Motor 10 über ein elektronisches Motorschutz SI an ein Drehstromnet/ ft.STgelegt. Der Motor 10 enthält eine Bremswicklung 12, die über den Gleichstromschalter 13 und einen Zweiweggleichrichter 14 an das Drehstromnetz RST gelegt ist. Der Gleichstromschalter 13 enthält einen ersten Thyristor 15. der mit einer Diode 16 und der Bremswicklung 12 in Reihe geschaltet ist, und einen zweiten Thyristor 17, der dem ersten Thyristor 15 über einen Kondensator 18 parallel geschaltet ist. Ein Widerstand 19 dient zur Entladung des Kondensators 18. Dem Ausgang des. Zweiweggleichrichters 14 ist noch eine RC- Kombination 20 zur Glättung parallel geschaltet.

Das Steuerungsteil 22 gemäß F i g. 2 wird von einer Gleichspannungsquelle 21a, 21/j gespeist. An dieser Gleichspannungsquellc liegt außerdem der Steuerkreis 23 des Motorschützes Il mit einem .Schaltglied 24. Das Steuerungsteil gemäß F i g. 2 enthält eine erste Transistorstufe 25 mit einem npn-Transistor 26. eine zweite TranMstorstufe 27 mit einem Unijunktiontransistor 28 und eine vorgeschaltete dritte Transistorstufe 29 mit einem npn-Transistor 30. Die Basis des Transistors 30 ist über einen Widerstand 31 mit der Klemme des .Schaltgliedes 24 im Steuerkreis 23 verbunden, die bei geöffnetem Schaltglied 24 auf Nullpotential liegt. Der Kollektor des Transistors 30 ist über einen Widerstand 32 mit dem Pluspol und der fcjmmer direkt mn dem Minuspol 21b der Steuerungspannungsquelle · erbun- den. Die Basis des Transistors 26 isi über einen Widerstand 33 mit dem Kollektor des Transistors 30 in der vorgeschalteten Transistorsiuie 29 verbunden. Während der Kollektor des Transistors 26 direkt mn dem Pluspol 21a der Steuerspannungsquelle verbunden ist, enthält der Emitterzweig ein erstes Übertragungsglied 34 mit einer Primärwicklung 34a und einer

ίο Sekundärwicklung 346 und in Reihe ml·, der Primärwicklung 24a einen Widerstand 35 mit paraüelgeschalietem Kondensator 36.

Die Basis B2 und der Emitter £ des Unijunktiun-Transistors 28 in der zweiten Transistorsiufe 27 sind jeweils über einen Widerssand 37 bzw. 38 mit dem Kollektor des Transistors 30 in der vorgeschalteten Transistorstufe 29 verbunden. Der Emitter £ des Transistors 28 ist außerdem noch über einen Kondensator 39 mit dem Minuspol 21/>der Steuerspannungsquelle verbunden. Der Basis-ÄS-Zweig dieses Transistors 28 enthält einen zweiten Impulsübertrager 40 mit einer Primärwicklung 40a und einer Sekundärwicklung 4Ot.

Sobald das Schaltglied 24 geöffnet und damit djs Motorschutz abgeschaltet wird, sperrt der Transistor 30.

Damit schaltet der Transistor 26 durch um gib'. über den Impulsübertrager 34 einen Steuerimpuls an die ersten Thyristor 15 des Gleichstromschalters 13. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator 39 über den Widerstand 37 auf eine bestimmte Spannungshöhe auf,

y. bei der der Unijunktion-Transistor 28 durchschaltet und den Kondensator 39 über den Impulsübertrager 40 entlädt. Als Folge davon gibt dieser !mpulsübertrager einen Steuerimpuls an den zweiten Thyristor 17 des Gleichstromschalters 13 ab. Die benotigte Bremszeit-

-<i dauer wird durch geeignete Auslegung des /?<T-Gliedes 37,39 vorgewählt.

Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Eingänge der ersten und /weiten Transistorstufen 25 bzw. 27 ohne eine vorgeschaltete dritte Transistorsiufe direkt über eine Diode mi; dem Steuerkreis 23 gekoppelt sein. Dabei sind diese Eingänge zu der Klemme des Schaltgliedes 24 geführt, das in geöffnetem Zustand an dem positiven Potential 21.-J der Steuerspannung liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Gleichstromschalter, der von einem Steuerungsteil angesteuert wird und zum Schalten einer induktiven Last vorgesehen ist, mit einem ersten steuerbaren Halbleiter im Laststromkreis, dem als Löscheinrichtung ein zweiter steuerbarer Halbleiter mit einem Kondensator parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Last eine Bremswicklung (12) eines Motors (10) ist, daß eine Diode (16) in Reihenschaltung zwischen der Bremswicklung (12) und dem Gleichstromschalter (13) angeordnet ist und daß das Steuerungsteil (22) mit einen¹ Steuerkreis (23) eines den Moior (10) schaltenden Motorschutzes (11) gekoppelt ist.

2. Halbleiter-Gleichstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromschalter (13) einen ersten mit der Diode (16) und der Bremswicklung (12) in Reihe liegenden Thyristor (15) und einen zweiten, dem ersten Thyristor (15) über einen Kondensator (18) parallelgeschalteten Thyristor (17) enthält und daß das Steuerungsteil (22) eine erste, unmittelbar ansprechende Transistorstufe (25) und eine zweite, verzögert ansprechende Transistorstufe (27) mit je einem Impulsübertrager (34, 40) zur Ansteuerung des ersten und zweiten Thyristors (15,17) aufweist.

3. Halbleiter-Gleichstromschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der beiden Transistorstufen (25, 27) entweder direkt oder über eine vorgeschaltete dritte Transistorstufe (29) mit dem ein Schaltglied (24) enthaltenden Steuerkreis (23) des Motorschützes (11) gekoppelt sind, und somit mit positivem oder negativem Steuersignal angesteuert werden können.