DE2923590C2 - Switching device for circuits with inductances - Google Patents
Switching device for circuits with inductancesInfo
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- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
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Description
Die Erfindung betrifft eine aus einem Leistungsthyristor und einer antiparallel geschaiteten Diode gebildete Schaltvorrichtung zum Schalten von induktiven Stromkreisen. The invention relates to a diode formed from a power thyristor and an anti-parallel connected diode Switching device for switching inductive circuits.
Beim Abschalten von Stromkreisen mit Induktivitäten treten bedingt durch den Abbau des mit den Induktivitäten verbundenen magnetischen Feldes Überspannungen auf, die zur Beschädigung der im induktiven Kreis enthaltenen Bauteile und/oder anderer Teile des elektrischen Stromnetzes führen können. Aufgabe der Erfindung ist, die einleitend genannte Schaltvorrichtung so auszubilden, daß die beim Ausschalten eines induktiven Netzzweiges auftretenden Überspannungen in zulässigen Grenzen bleiben.When switching off circuits with inductivities occur due to the reduction of the with the Inductances associated magnetic field overvoltages, which can damage the in the inductive Circuit contained components and / or other parts of the electrical power network. Task of Invention is to design the initially mentioned switching device so that when switching off a overvoltages occurring in the inductive network branch remain within permissible limits.
Erfindungsgemäß ist die einleitend beschriebene Vorrichtung so ausgebildet, daß dem Thyristor der Schaltvorrichtung (ptH) eine aus einem Kondensator (CK), einer Drossel (LK) und aus einem Thyristor (ptK) gebildeter Kommutierungskreis und dem Kondensator (CK) dieses Kreises ein ebenfalls aus einem Kondensator (CU), einer Drossel (LU) und einem Thyristor (ptU\) gebildeter und ein Dämpfungsglied in Form eines ohmschen Widerstandes (RU) enthaltender Umschwingkreis parallel geschaltet ist.According to the invention, the device described in the introduction is designed so that the thyristor of the switching device (ptH) has a commutation circuit formed from a capacitor (CK), a choke (LK) and a thyristor (ptK) and the capacitor (CK) of this circuit is also off a capacitor (CU), a choke (LU) and a thyristor (ptU \) formed and an attenuator in the form of an ohmic resistor (RU) containing oscillating circuit is connected in parallel.
Mit einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung wird, wie im folgenden an Hand der Schaltung näher erläutert ist, eine Aufteilung des Abschaltvorgangs auf eine größere Zahl von Schaltvorgängen und damit eine entsprechende Aufteilung der magnetischen Energie der abzuschaltenden Induktivität erreicht, wobei gleichzeitig die auf jeden Schaltvorgang entfallende Energie in dem genannten Widerstand der Schaltung in Wärme umgesetzt wird. Die beim Abschaltvorgang auftretenden Überspannungen können dabei in zulässigen Grenzen gehalten werden, wie dies später noch gezeigt ist.With a switching device according to the invention, as in the following with reference to the circuit in more detail is explained, a division of the shutdown process on a larger number of switching processes and thus one corresponding distribution of the magnetic energy of the inductance to be switched off is achieved, while at the same time the energy that is allocated to each switching process in the mentioned resistance of the circuit in heat is implemented. The overvoltages that occur during the shutdown process can be in permissible Limits are kept, as will be shown later.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in diese, zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, in this, shows
Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemälJen r> Vorrichtung,Fig. 1 is a circuit diagram of a erfindungsgemälJen r> device,
Fig.2 bis 6 in Form von Diagrammen den Spannungs- bzw. Stromverlauf an bzw. in den verschiedenen Schaltungselementen und2 to 6 in the form of diagrams the voltage or current curve on or in the various circuit elements and
Fig. 7 und 8 eine Reihen- bzw. Parallelschaltung7 and 8 show a series and parallel connection, respectively
κι mehrerer Umschwing- und Entladekreise.κι several Umschwing- and discharge circles.
In F i g. 1 ist ein ein- und auszuschaltender Stromkreis mit Induktivität mit L bezeichnet. Er wird von einem Netz gespeist, von dem nur ein Trennschalter Tr für stromloses Schalten dargestellt ist. Zum Ein- undIn Fig. 1, an inductive circuit to be switched on and off is denoted by L. It is fed by a network, of which only one isolating switch Tr for currentless switching is shown. For one and
Γ) Ausschalten unter Last dient ein Hauptthyristor ptH, dem eine Diode antiparallel geschaltet ist. Der im Stromkreis fließende Strom ist mit /bezeichnet. Parallel zum Hauptthyristor ptH ist ein Kommutierungskreis geschaltet. Er enthält einen Kommutierungskonden-Γ) Switching off under load is used by a main thyristor ptH, to which a diode is connected in antiparallel. The current flowing in the circuit is marked with /. A commutation circuit is connected in parallel to the main thyristor ptH. It contains a commutation condenser
2(i sator CK, eine Kommutierungsinduktivität LK und einen Kommutierungsthyristor ptK. Der Kommutierungsstrom ist mit iK bezeichnet. Über einen hochohmigen Ladewiderstand wird der Kondensator CK über einen getrennten und nicht weiter dargestellten2 (i sator CK, a commutation inductance LK and a commutation thyristor ptK. The commutation current is denoted by iK. The capacitor CK is via a high-ohmic charging resistor via a separate and not shown
2~> Kreis auf die Spannung UL vorgeladen. Der Widerstand RCK ist so hochohmig, daß beim unten beschriebenen Umschwingvorgang der Ladestrom zu vernachlässigen ist. 2 ~> circuit precharged to voltage UL . The resistance RCK is so high that the charging current is negligible during the swinging process described below.
Parallel zum Kondensator CK liegt ein Umschwing-In parallel to the capacitor CK there is an oscillation
JO kreis. Er enthält einen Umschwingkondensator CU mit einem Ladewiderstand RCU, eine Umschwinginduktivität LU und ein Umschwingthyristor ptUi. Dem genannten Kreis ist weiter über eine antiparallel geschaltete Diode und einen Umschwingthyristor ptU 2 JO circle. It contains a reversing capacitor CU with a charging resistor RCU, a reversing inductance LU and a reversing thyristor ptUi. The circuit mentioned is further via an anti-parallel connected diode and a reversing thyristor ptU 2
r> ein ohmscher Widerstand RU parallel geschaltet. Der Strom im Umschwingkreis ist mit iUbezeichnet.r> an ohmic resistor RU connected in parallel. The current in the oscillating circuit is denoted by iU.
Die Arbeitsweise der Schaltvorrichtung ist folgende: Vor dem Abschalten liegt am Netzzweig L die Spannung UN, der Kondensator CK ist auf dieThe mode of operation of the switching device is as follows: Before switching off, the voltage UN is applied to the network branch L , the capacitor CK is on the
-κι Spannung UCK= — UL aufgeladen. Der Kondensator CL/ist auf die Spannung UCUmin aufgeladen.-κι voltage UCK = - UL charged. The capacitor CL / is charged to the voltage UCUmin.
Bei Anlegen eines Abschaltimpulses wird der Thyristor ptK gezündet. Der Kondensator CK treibt einen Stromimpuls über die Drossel LK, der denWhen a switch-off pulse is applied, the thyristor ptK is triggered . The capacitor CK drives a current pulse through the choke LK, which the
<r> Laststrom i vom Hauptventil ptH in den Kommutierungszweig kommutiert. Der nunmehr über CK und LK fließende Strom / lädt CK linear auf eine positive Spannung auf, wie dies in F i g. 2 für die Zeit a dargestellt ist. Erreicht nach dieser Zeit die Spannung UCK einen<r> Load current i commutated from the main valve ptH into the commutation branch. The current / now flowing through CK and LK charges CK linearly to a positive voltage, as shown in FIG. 2 is shown for time a . If after this time the voltage UCK reaches a
in bestimmten Wert UCKmax, dann wird der Umschwingthyristor ptU\ gezündet. Die auf CK befindliche Ladung schwingt während der Zeit b in F i g. 2 über LU auf CU um, so daß am Ende des Umschwingvorgangs CK die Spannung UCkmin und CU die Spannungin a certain value UCKmax, then the reversing thyristor ptU \ is ignited. The charge on CK oscillates during time b in FIG. 2 via LU to CU , so that at the end of the reversal process CK the voltage UCkmin and CU the voltage
« UCUmax hat. Ab diesem Zeitpunkt wird CK vom Strom erneut geladen, während CU nach Abwarten einer Schonzek TsptUi durch Zünden des Thyristors ptU2 in einer gedämpften Vollschwingung wieder auf die Anfangsspannung UCUmin entladen wird. Die Entladung geschieht über CU, LU und R/U, wobei die während des Umschwingens von CK auf CU übertragende Energie in RUm Wärme umgesetzt wird.« UCUmax has. From this point in time, CK is recharged by the current, while CU is discharged again to the initial voltage UCUmin by triggering the thyristor ptU2 in a damped full oscillation after waiting for a protection period TsptUi. The discharge takes place via CU, LU and R / U, whereby the energy transferred during the swing from CK to CU is converted into RUm heat.
Fig. 2 zeigt wie bemerkt das Auf- und Entladen des Kondensators CK. Die Aufladezeit a nimmt mitAs noted, FIG. 2 shows the charging and discharging of the capacitor CK. The charging time a increases
M kleinerwerdendem Strom /zu, wie dies in Fig. 3 und 4 'veigt ist.M decreasing current / to, as shown in FIGS. 3 and 4 'is bowed.
Fig.4 zeigt den Verlauf der Schaltspannung Us, die zwischen den Werten Usmin und Usmax schwingt. Ihr4 shows the course of the switching voltage Us, which oscillates between the values Usmin and Usmax . you
Mittelwert Us ist höher als die Netzspannung UN Der Strom /nimmt zunächst linear abMean value Us is higher than the mains voltage UN The current / initially decreases linearly
d/d /
iffiff
und verlischt schließlich mit einem .osinusförniigen Verlauf.and finally disappears with an .osinus shaped Course.
F i g. 5 zeigt den Verlauf der Spannung UCU am Umschwingkondensator während der Zeit a + b in F i g. 2, d. h. während des Auf- und Entladens des Kondensators CK, und Fig.6 zeigt während der gleichen Zeit den Verlauf des Stroms im Umschwingkondensator CU. F i g. 5 shows the course of the voltage UCU at the reversing capacitor during the time a + b in FIG. 2, ie during the charging and discharging of the capacitor CK, and FIG. 6 shows the course of the current in the reversing capacitor CU during the same time.
Um das Schakungsprinzip "auch bei extremen Schaltungsbedingungen z. B. niedriger Netzspannung und hohem Lasistrom einsetzen zu können, können dem Kommutierungskondensator beliebig viele Um- und Entladekreise parallel oder in Reihe beigeordnet werden. Zusätzliche Dioden ;;„„ trennen dabei die Umladekreise während des Entladens voneinander. F i g. 7 zeigt eine solche Parallelschaltung und F i g. 8 eine Reihenschaltung mehrerer Entladekreise.To the Schakungsprinzip "even with extreme Circuit conditions z. B. to be able to use low voltage and high Lasistrom, the Commutation capacitor any number of recharging and discharging circuits in parallel or in series will. Additional diodes ;; "" separate the Transfer circles during unloading from each other. F i g. 7 shows such a parallel connection and FIG. 8th a series connection of several discharge circuits.
Bei dem erfindungsgernäßen elektronischen Schalter wird somit die aus der Schalikreisinduktivitäi anfallende Energie zum Aufbau der erforderlichen Schallspannung benutzt, wobei die überschüssige Energie in dem Widerstand RU in Wärme umgesetzt wird. Während des Abschaltvorgangs bleibt die oiittlere Schaltspannung konstant, wobei ein vorbestimmter maximaler Wert nicht überschritten wird. Im übrigen liegt der unlere Wert der Schaltspannung USmin stets über der Spannung UNdes Netzes.In the electronic switch according to the invention, the energy resulting from the circuit inductance is used to build up the required sound voltage, the excess energy being converted into heat in the resistor RU. During the switch-off process, the mean switching voltage remains constant, a predetermined maximum value not being exceeded. In addition, the lower value of the switching voltage USmin is always above the voltage UN of the network.
Der erfindungsgemäß ausgebildete elektronische Schalter ist verschleißfrei und eignet sich sowohl für das Abschalten von deich- und Wechselstrom. Im letzteren Fall wird in jedem Strang des Wechselstromsystems ein solcher Schalter vorgesehen. Für das Abschalten von Wechselstrom wird ein derartiger Schalter in der Regel dann eingesetzt werden, wenn eine sehr schnelle Abschaltung erreicht werden soll, d. h. innerhalb einer Halbperiode. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters ist, daß der Schaltkreis beliebig induktiv sein kann und die Schaltzeit beliebig variabel ist Die eingesetzten Bauelemente bedürfen darüber hinaus, abgesehen vom Hauptthyristor, keiner forcierten Kühlung, so daß die Einrichtung kostengünstig in der Herstellung ist.The electronic switch designed according to the invention is wear-free and is suitable for both Switching off dike and alternating current. In the latter case, there is one in each strand of the AC system such a switch is provided. Such a switch is usually used for switching off alternating current be used when a very fast shutdown is to be achieved, d. H. within a Half period. One advantage of the switch according to the invention is that the circuit can be inductive as desired can and the switching time can be varied as required The components used also require apart from the main thyristor, no forced cooling, so that the device is inexpensive in the Manufacturing is.
Hierzu 3 UUiU ZeidiiuinuenFor this purpose 3 UUiU Zeidiiuinuen
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DE19792923590 DE2923590C2 (en) | 1979-06-11 | 1979-06-11 | Switching device for circuits with inductances |
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Publications (2)
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GB8402629D0 (en) * | 1984-02-01 | 1984-03-07 | Mcewan P M | Circuit breakers |
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1979
- 1979-06-11 DE DE19792923590 patent/DE2923590C2/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
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NICHTS ERMITTELT * |
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DE2923590B1 (en) | 1980-11-27 |
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