DE4011170A1

DE4011170A1 - Switching surge limiting circuit for AC power source - has phase angle control for delaying switch=on point of source w.r.t. occurrence of natural zero of system voltage

Info

Publication number: DE4011170A1
Application number: DE19904011170
Authority: DE
Inventors: Michael Konstanzer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1990-10-18

Abstract

A circuit for limiting the switching surge which attends the connection of a transformer coupled A.C, power source (1) to the system mains (25, 26) has a variable phase angle setting circuit (60, 61) to delay the application of the system voltage (25, 26) to the primary winding (4) w.r.t. the occurrence of a natural system voltage zero at the instant of switch-on. Control of the permissible point of switch-on is achieved via the timed depression of trigger potentials to triacs (23, 45) and (84, 83) in accordance with the determination of phase angle. ADVANTAGE - Takes into account polarity of residual magnetism in transformer core. Can be retro-fitted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wechsel strom-Einschaltbegrenzung eines mit einem ersten Wech selstromschalter in Reihe geschalteten induktivitätsbe hafteten Stromversorgungsgeräts mit einer Phasenan schnittschaltung, durch die die Verbindung der Primär wicklung mit der Netzwechselspannung ab dem Einschalt moment verzögerbar ist.The invention relates to a device for changing current switch-on limitation one with a first change selector switch connected in series inductance attached power supply with a phase cutting circuit through which the connection of the primary winding with the AC voltage from the start moment is delayed.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem ELV-Journal 45, Seite 1 bis 4 bekannt. Bei Transformatoren mit einem Eisenkern, insbesondere bei Ringkerntransformatoren, die an das 220-Volt-Wechselspannungsnetz angeschlossen werden, ist der Einschalt- bzw. Anlaufstrom, auch Inrush genannt, im Moment des Einschaltens um ein Viel faches höher als der Nennstrom. Dies führt häufig zum Durchbrennen der jeweils vorgesehenen Gerätesicherung ohne offensichtlichen Grund sowie zu Störungen benach barter Geräte. Außerdem erfordern die Einschaltstrom spitzen eine Überdimensionierung mancher Bauteile oder gar des Transformators selbst, wodurch sich höhere Kosten und/oder größere Bauvolumina ergeben.Such a device is from ELV Journal 45, Pages 1 to 4 known. For transformers with one Iron core, especially in toroidal transformers, which are connected to the 220 volt AC network is the inrush current, also Called Inrush, by a lot at the moment of turning on times higher than the nominal current. This often leads to Blowing out the device fuse provided for no apparent reason as well as adj barter devices. They also require the inrush current overdimension some components or even the transformer itself, which makes higher Costs and / or larger construction volumes result.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromstoßes ist aus der DE-OS 15 91 680 be kannt, bei der ein Triac parallel zu einem Vorwider stand in dem Primärkreis eines Transformators vor gesehen ist. Durch den Nebenwiderstand wird beim Ein schalten ein großer Stromfluß verhindert, und erst nach einer Wartezeit von 0,1 bis 0,2 Sekunden zündet der Triac über einen zwischenzeitlich aufgeladenen Konden sator. Diese Vorrichtung erfaßt nicht die Remanenz- Richtung des Transformators, die durch das Ausschalten aufgeprägt wurde. Sie weist ferner den Nachteil auf, daß bei häufigem Ein- und Ausschalten sich über den zu Beginn fließenden Strom die Remanenz des Transformators im Ruhezustand immer mehr in die Sättigung verschiebt, so daß der sich über aufeinanderfolgende Nulldurchgänge aufsummierende Einschaltspitzenstrom nicht abklingt. Dabei erwärmt sich auch der Nebenwiderstand immer mehr.A similar circuit arrangement to limit the Inrush current is from DE-OS 15 91 680 be knows a triac parallel to a series resistor was in the primary circuit of a transformer is seen. Due to the shunt resistance on prevent a large current flow, and only after a waiting time of 0.1 to 0.2 seconds ignites the Triac over a meantime charged condenser sator. This device does not detect the remanence Direction of the transformer by turning it off was imprinted. It also has the disadvantage that with frequent switching on and off over the Beginning flowing current the remanence of the transformer shifts more and more to saturation when at rest, so that over successive zero crossings accumulating inrush current does not subside. The shunt also heats up more and more.

Aus der DE-PS 27 46 845 ist eine weitere Einrichtung zur Wechselstrom-Einschaltbegrenzung bekannt, bei der mit ständigem Phasenanschnitt während einer Startzeit die Durchlaßwinkel der Spannung von kleinen Werten zu großen hin langsam verschoben werden. Hierbei treten während des Einschaltvorganges weit über den Nennstrom hinausgehende Einschaltstromspitzen auf, weil die Remanenz-Polarität und Spannungspolarität beim Ein schalten nicht berücksichtigt wird.From DE-PS 27 46 845 is another device known for AC cut-in limitation, at with constant phase control during a start time the transmission angles of the voltage of small values too large are slowly shifted. Kick here during the switch-on process well above the nominal current inrush current peaks going up because the Retentive polarity and voltage polarity when switched on switch is not taken into account.

Aus der DE-OS 24 24 716 ist schließlich eine Anordnung zur Unterdrückung des Einschaltstromstoßes von Trans formatoren bekannt, bei der bei der Konstruktion des Transformators in dem Transformatorkern an mindestens einer, vorzugsweise an mehreren Stellen Hall-Sonden eingebaut sind, um kontinuierlich den Remanenzfluß zu messen. Die Zuschalteinrichtung wird in dem Moment ein geschaltet, wenn der Augenblickswert des oben genannten Summenflusses aus Erregerfluß und Remanenzfluß im Bereich des Wertes Null liegt. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß sie nur bei großen Transforma toren, z.B. bei in Lokomotiven eingebauten Transforma toren, insbesondere aus Kostengründen, anwendbar ist und daß diese Anordnung bei der Konstruktion des Trans formators vorgesehen und eingebaut werden muß. Ein nachträglicher Einbau in bestehende Systeme ist nicht möglich.From DE-OS 24 24 716 is finally an arrangement to suppress the inrush current of Trans formators known in the construction of the Transformer in the transformer core at least one, preferably at several places Hall probes are built in to continuously increase the remanence flow measure up. The connection device is switched on at the moment switched when the instantaneous value of the above Sum flow from excitation flow and remanence flow in The range of the value is zero. This arrangement points the disadvantage that they are only with large transforma goals, e.g. with transforma installed in locomotives goals, in particular for cost reasons and that this arrangement in the construction of the Trans Formators must be provided and installed. A retrofitting in existing systems is not possible.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, die es ohne konstruk tiven Eingriff in ein Stromversorgungsgerät gestattet, die volle Leistung ohne merkliche Verzögerung nach dem Einschalten dem Stromversorgungsgerät zur Verfügung zu stellen und störende Einschaltstromspitzen dennoch sicher zu unterdrücken.The Erfin is based on this state of the art dung the task, a device of a gangs mentioned to create it without construct allows active intervention in a power supply device, full performance with no noticeable delay after Turn on the power supply available and disturbing inrush current peaks nevertheless safe to suppress.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerelektrode des ersten Wechselstromschalters der versorgungsspannungsgepufferten Phasenanschnitt schaltung mit dem Ausgang einer Steuerschaltung verbun den ist, durch die beim Einschalten des Stromversor gungsgerätes ab einer voreinstellbaren Phasenlage zwischen 90 und 0 Grad vor einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung eine mit dieser synchronisierten Zündspannung erzeugbar ist, die zum Ausschalten des Stromversorgungsgerätes rechtzeitig vor Erreichen eines Nulldurchgangs der Netzwechselspannung unterdrückbar ist.This object is achieved in that the control electrode of the first AC switch the supply voltage buffered leading edge circuit connected to the output of a control circuit which is by turning on the power supply device from a preset phase position between 90 and 0 degrees before a zero crossing of the Mains AC voltage synchronized with this Ignition voltage can be generated to turn off the Power supply device in good time before reaching one Zero crossing of the AC mains voltage can be suppressed is.

Durch eine auf die besonderen Eigenheiten eines Trans formators eingehende Vorherbestimmung der Einschalt- Phasenlage zwischen 90° und 0° vor einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung ist eine synchronisierte Zünd spannung erzeugbar, mit der der erste Wechselstrom schalter der versorgungsspannungsgepufferten Phasenan schnittschaltung zündbar ist. Due to the special characteristics of a trans formators incoming predetermination of the switch-on Phase position between 90 ° and 0 ° before a zero crossing the mains AC voltage is a synchronized ignition voltage can be generated with which the first alternating current switch of the supply voltage-buffered phases cut circuit is ignitable.

Vorzugsweise ist die Zündspannung des ersten Wechsel stromschalters zum Ausschalten des Stromversorgungsge rätes bei einem gleichartigen Nulldurchgang rechtzeitig vor Erreichen dieses Nulldurchgangs unterdrückbar.The ignition voltage of the first change is preferably power switch to turn off the power supply advises in good time for a similar zero crossing suppressable before reaching this zero crossing.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kapazität parallel zu dem induktivi tätsbehafteten Stromversorgungsgerät geschaltet. Diese befindet sich weiterhin in Reihenschaltung mit einem zweiten Wechselstromschalter, zu dem ein Ladewiderstand und eine Gleichrichterdiode parallel geschaltet sind. Dieser zweite Wechselschalter wird einige Millisekunden nach dem absichtlichen oder zufälligen Ausschalten der Netzwechselspannung von einer Netz-aus-Erkennungsschal tung gezündet, so daß durch den Fluß der durch die in der Kapazität gespeicherten Ladung im Transformator die Remanenz des Stromversorgungsgerätes erzeugt wird und nach dem Ausschalten definiert gesetzt wird.In a particularly advantageous embodiment of the Invention is a capacitance parallel to the induktivi connected power supply device. These is still connected in series with one second AC switch, to which a charging resistor and a rectifier diode are connected in parallel. This second changeover switch becomes a few milliseconds after deliberate or accidental switching off of the Mains AC voltage from a mains off detection scarf ignited so that by the flow of the by the in the capacity of the charge stored in the transformer Remanence of the power supply device is generated and defined after switching off.

Die Kapazität ist über die Gleichrichterdiode und den Ladewiderstand parallel zu dem Stromversorgungsgerät geschaltet, so daß sie sich während der Betriebszeiten des Gerätes auflädt. Vorzugsweise beträgt die Zeitkon stante des aus der Kapazität und dem Ladewiderstand gebildeten Zeitgliedes weniger als das 1,5fache der Periodendauer der Netzwechselspannung. Die parallel zu dem Stromversorgungsgerät geschaltete Kapazität gestat tet ein definiertes Setzen der Remanenz des Transforma tors vor jedem Einschalten, so daß das Stromversor gungsgerät immer und zu allen Bedingungen ohne einen über den Laststrom hinausgehenden Einschaltspitzenstrom einschaltbar ist. The capacitance is across the rectifier diode and the Charging resistor in parallel with the power supply device switched so that it turns during operating hours of the device charges. The time con is preferably constant from the capacity and the charging resistance formed timer less than 1.5 times that Period of the AC mains voltage. The parallel to the switched capacity of the power supply a defined setting of the remanence of the transforma tors before each power on, so that the power supply always and in all conditions without one Peak inrush current exceeding the load current can be switched on.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei einem Drehstromversorgungsgerät eingesetzt werden, wobei ein dritter Stromschalter zwischen einem der besagten zwei Anschlüsse des Stromversorgungsgerätes und einem wei teren Anschluß des Stromversorgungsgerätes angeschlos sen ist. Die Steuerelektrode dieses dritten Wechsel stromschalters ist ebenfalls mit dem Ausgang der Pha senanschnittschaltung verbunden.The device according to the invention can also be used in a Three-phase supply device are used, one third power switch between one of said two Connections of the power supply and a white ter connection of the power supply unit connected is. The control electrode of this third change current switch is also connected to the output of the Pha Senan interface circuit connected.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:

Fig. 1 Signalkurven der Netzspannung sowie des Netzstromes bei dem Einschalten eines Trans formators im Leerlauf, Fig. 1 waveforms of the mains voltage and the mains current in turning on a Trans formators idle,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Begrenzen der Einschaltstromspitzen in der Primärwicklung eines Transformators, Fig. 2 is a block diagram of a device for limiting the inrush current in the primary winding of a transformer,

Fig. 3 Verläufe von Spannungssignalen und Stromsi gnalen bei Einschaltvorgängen an Transforma toren im Leerlauf, Fig. 3 curves of voltage signals and Stromsi gnalen at switch-on TRANSFORMERS idle,

Fig. 4 einen Einschaltvorgang des Transformators beim Leerlauf, Fig. 4 shows a switching-on of the transformer during idling,

Fig. 5 das Setzen der Remanenz bei einer willkür lich bzw. zufällig ausgeschalteten Netzspan nung 7, Fig. 5, the setting of the coercive voltage at a arbitrary or random Lich off-net support 7,

Fig. 6 Signalverläufe bei der erstmaligen In betriebnahme des Transformators mit an schließendem Pulsbetrieb und Fig. 6 waveforms when putting the transformer into operation for the first time with closing pulse operation and

Fig. 7 eine Vorrichtung zur Einschaltstrombegren zung beim Einsatz eines Drehstromversor gungsgerätes. Fig. 7 shows a device for Einschaltstrombegren limitation when using a three-phase supply device.

Die Fig. 1 zeigt Signalkurven der Netzspannung sowie des Netzstromes bei dem Einschalten eines Transforma tors 1 im Leerlauf. Ein Transformator 1, der ein mögli ches Stromversorgungsgerät darstellt, ist an eine Netzspannung 2 angeschlossen. Mit einem Schalter 3 ist die Spannung auf die Primärwicklung 4 des Transforma tors 1 schaltbar, wobei der im Primärkreis fließende Strom durch ein Strommeßgerät 5 und die Spannung an der Primärseite 4 des Transformators 1 durch ein Spannungs meßgerät 6 erfaßbar ist. Fig. 1 shows signal curves of the mains voltage and the mains current when switching on a transformer 1 at idle. A transformer 1 , which represents a possi ble power supply device, is connected to a mains voltage 2 . With a switch 3 , the voltage on the primary winding 4 of the transformer 1 can be switched , the current flowing in the primary circuit through a current measuring device 5 and the voltage on the primary side 4 of the transformer 1 being detectable by a voltage measuring device 6 .

Die Fig. 1 stellt den Spannungsverlauf der Netzspannung im Primärkreis dar, wobei zu dem Zeitpunkt 8 der Netz schalter 3 geschlossen wird. Die Kurve 9 zeigt den daraufhin erfolgenden wertmäßigen Verlauf des Strom flusses auf der Primärseite 4 des Transformators 1 beim Leerlaufbetrieb desselben. Fig. 1 illustrates the voltage waveform of the line voltage in the primary circuit, at which time, 8 of the power switch 3 is closed. The curve 9 shows the subsequent value-based course of the current flow on the primary side 4 of the transformer 1 when the same is idling.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Fall liegt eine bestimmte Remanenz des Transformators 1 vor, die in der Hysteresekurve 11 des Transformators 1 durch den Punkt 12 dargestellt ist. Die Hysteresekurve 11 zeigt die Abhängigkeit der Feldstärke H im Eisen von der Indukti onsdichte B. Die Remanenz 12 des Transformators 1 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Fall positiv. Der Netz schalter 3 ist im ungünstigsten Fall, nämlich zum Zeitpunkt 8 bei einem Nulldurchgang mit positiver Steigung, d. h. in eine positive Halbwelle 13 hinein eingeschaltet. Dadurch wird der Transformator in dem Induktionsdichte-Feldstärke-Diagramm 14 in die positive Sättigung 15 getrieben, und es ergeben sich hohe Inrush ströme 9, die z.B. bei einem 400-VA-Transformator bis zu 150 Ampere groß sein können. Diese Ströme verringern sich bei anschließenden gleichartigen Nulldurchgängen, soweit nicht eine Sicherung des Schaltkreises an spricht, mit einer abfallenden Exponentialfunktion. Dieselbe Situation mit entsprechendem negativem Inrush strom würde sich beim Einschalten des Transformators bei einer negativen Remanenz und beim Nulldurchgang in eine negative Einschalthalbwelle 17 ergeben.In the case shown in the drawing, there is a certain remanence of the transformer 1 , which is represented by the point 12 in the hysteresis curve 11 of the transformer 1 . The hysteresis curve 11 shows the dependence of the field strength H in the iron on the induction density B. The remanence 12 of the transformer 1 is positive in the case shown in FIG. 1. The network switch 3 is in the worst case, namely at time 8 at a zero crossing with a positive slope, that is, switched into a positive half-wave 13 . As a result, the transformer in the induction density field strength diagram 14 is driven into positive saturation 15 , and high inrush currents 9 result , which can be up to 150 amperes, for example, in a 400 VA transformer. These currents decrease in subsequent zero crossings of the same type, unless a circuit fuse speaks to, with a falling exponential function. The same situation with a corresponding negative inrush current would result when switching on the transformer with a negative remanence and at zero crossing into a negative switch-on half-wave 17 .

In der Fig. 1 und in den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen kennzeichnen schraffierte Halbwellen 13 und 17, daß zu diesen Zeitpunkten der Schalter 3 oder entsprechende Netz-Ein-Hauptschalter die Primärseite des Transformators 1 mit Spannung beaufschlagen. Die ohne Unterschraffur gezeichneten Halbwellen beschreiben den Phasenverlauf der weiterlaufenden Netzwechselspan nung, ohne daß diese das Stromversorgungsgerät beauf schlagt.In Fig. 1 and in the drawings described below, hatched half-waves 13 and 17 indicate that at these times the switch 3 or corresponding main power-on switch apply voltage to the primary side of the transformer 1 . The half-waves drawn without hatching describe the phase profile of the ongoing AC voltage without this striking the power supply device.

Der gezeichnete Fall tritt dann ein, wenn der Transfor mator 1 gegen Ende einer Netzspannungshalbwelle ausge schaltet wird, so daß das Transformatoreisen stark remanent polarisiert wird. Die Polarität der Remanenz ist dabei abhängig von der Polarität der letzten Netz halbwelle 13 oder 17 vor dem Ausschalten.The case shown occurs when the transformer 1 is switched off towards the end of a mains voltage half-wave, so that the transformer iron is polarized strongly remanently. The polarity of the remanence is dependent on the polarity of the last mains half-wave 13 or 17 before switching off.

Der in der Fig. 1 dargestellte ungünstige Einschaltvor gang tritt gerade bei Halbleiterrelais auf, da diese immer zu Beginn einer Netzhalbwelle einschalten und zum Ende einer Netz-Halbwelle ausschalten, wobei die Wahr scheinlichkeit gerade 50% beträgt, daß mit Halbwellen gleicher Polarität ein- und ausgeschaltet wird. Halb leiterrelais weisen aber im Allgemeinen Vorteile zum Schalten von Lasten, z.B. auch von Transformatoren, auf, so daß diese immer häufiger angewendet werden. Die im Folgenden beschriebene Vorrichtung, die im Gerät zwischen dem Netzeingang 2 und dem Transformator 1 fest eingebaut wird, vermindert in eindrucksvoller Weise solche Eingangsstromspitzen.The unfavorable Einschaltvor shown in Fig. 1 occurs just with semiconductor relays, since they always turn on at the beginning of a network half-wave and turn off at the end of a network half-wave, with the probability being just 50% that with half-waves of the same polarity on and is turned off. However, semi-conductor relays generally have advantages for switching loads, for example also of transformers, so that they are used more and more frequently. The device described below, which is permanently installed in the device between the mains input 2 and the transformer 1 , impressively reduces such input current peaks.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Begrenzen der Einschaltstromspitzen in der Primär wicklung 4 eines Transformators 1. Der sekundärseitig mit einer Last verbundene Transformator 1 verfügt über eine Primärwicklung 4, die mit ihrem einen Ende über einen Meßshunt 21 mit Schaltungsmasse 22 verbunden ist. Der andere Abgriff der Primärseite des Transformators 1 ist über ein erstes Triac 23 und über eine Lastsiche rung 24 von z.B. 24 A mit einem Steckkontakt 25 zum Anschluß der Netz-Wechselspannung, insbesondere einer Netz-Wechselspannung von 22 Volt und 50 Hertz verbun den. Fig. 2 shows a block diagram of a device for limiting the inrush current of the primary winding 4 of a transformer 1. The transformer 1 connected on the secondary side to a load has a primary winding 4 , which is connected at one end to a measuring shunt 21 with circuit ground 22 . The other tap on the primary side of the transformer 1 is connected via a first triac 23 and a load fuse 24 of, for example, 24 A with a plug contact 25 for connecting the mains AC voltage, in particular a mains AC voltage of 22 volts and 50 Hertz.

Anstelle eines Transformators 1 kann ein beliebiges anderes Wechselstrom-Versorgungsgerät angeschaltet sein, insbesondere ein solches, das mit einer Indukti vität behaftet ist. Als Wechselstromschalter können neben Triacs z.B. auch Thyristoren oder andere Halblei ter-Schalter verwendet werden.Instead of a transformer 1 , any other AC supply device can be switched on, in particular one that has an inductance. In addition to triacs, thyristors or other semiconductor switches can also be used as AC switches.

Der zweite Steckkontakt 26 ist mit Schaltungsmasse 22 verbunden. Die Netzspannung beaufschlagt über einen Geräte-Ein-/Ausschalter 27 und eine Leitung 28 die Ein gänge einer Synchronisierschaltung 29 und ein Netzteil 30, das ausgangsseitig an einem Anschluß 31 eine Be triebsspannung V _cc zur Verfügung stellt, wobei ein zweiter Anschluß 32 mit Schaltungsmasse 22 verbunden ist. Das Netzteil 30 weist eine Puffer-Kapazität auf, so daß die Versorgungsspannung V _cc auch noch für 200 Millisekunden nach Netz-aus zur Versorgung der elektro nischen Komponenten der Schaltung zur Verfügung steht. Das Netzteil 30 verfügt über einen Schaltkreis 33 zur schnellen Netzauserkennung, der es gestattet, das Öffnen des Hauptschalters 27 zu erkennen und über eine Signalleitung 34 ein Aussignal abzugeben, das beim Öffnen des Steuerschalters 27 vom logischen Pegel 1 auf den logischen Pegel 0 fällt. Durch die Puffer-Kapazität von 200 Millisekunden nach dem Öffnen des Hauptschal ters 27 sind die elektronischen Komponenten noch für z.B. 10 Perioden der Netzwechselspannung mit ausrei chender Betriebsspannung versorgt. Je nach Verzöge rungszeit der nachfolgend beschriebenen Schaltkreise können auch 5 Perioden gepufferte Spannungsversorgung ausreichend sein. The second plug contact 26 is connected to circuit ground 22 . The mains voltage is applied via a device on / off switch 27 and a line 28 to the inputs of a synchronizing circuit 29 and a power supply unit 30 , which on the output side provides a operating voltage V _cc at a connection 31 , a second connection 32 with circuit ground 22 connected is. The power supply unit 30 has a buffer capacity, so that the supply voltage V _{cc is} also available for supplying the electronic components of the circuit for 200 milliseconds after the power supply has been switched off. The power supply 30 includes a circuit 33 for rapid Netzauserkennung which allows, 27 to detect the opening of the main switch and to output an out signal through a signal line 34 that falls from logic level 1 during the opening of the control switch 27 to the logic level 0th Due to the buffer capacity of 200 milliseconds after opening the main switch 27 , the electronic components are still supplied with sufficient operating voltage for, for example, 10 periods of the AC mains voltage. Depending on the delay time of the circuits described below, 5 periods of buffered power supply may also be sufficient.

Nach dem Schließen des Hauptschalters 27 liefert das Netzteil 30 die für die in der Zeichnung dargestellten Komponenten erforderliche Betriebsspannung, die über einen Vorwiderstand 35 einen Verzögerungskondensator 36 auflädt. Die am Verzögerungskondensator 36 nach dem Einschalten des Hauptschalters 27 ansteigende Spannung steuert einen Inverter 37, an dessen Ausgang mit dem ersten Eingang 38 eines ODER-Gatters 39 verbunden ist. Der Ausgang 40 des ODER-Gatters 39 ist mit dem Rück setzeingang 41 eines Flip-Flops 42 verbunden, so daß dieses nach dem Betätigen des Steuerschalters 27 so lange an seinem Ausgang 43 auf dem logischen Pegel 0 gehalten wird, bis die Spannung am Verzögerungskonden sator 36 nach etwa 0,1 Sekunden einen Wert erreicht hat, der zum Umschalten des Inverters 37 führt. Am Ausgang 43 des Flip-Flops 42 liegt somit, dank der oben beschriebenen Rücksetzschaltung ein Null-Signal an, so daß die mit dem Ausgang 43 des Flip-Flops 42 verbundene Zündleitung 44 des Optokopplers 45 spannungslos ist, so daß der durch den Optokoppler 45 angesteuerte Triac 23 ebenso spannungslos ist und ein Zünden des Triacs 23 beim Einschalten des Hauptschalters 27 sicher verhin dert wird.After the main switch 27 is closed , the power supply unit 30 supplies the operating voltage required for the components shown in the drawing, which charges a delay capacitor 36 via a series resistor 35 . The voltage rising at the delay capacitor 36 after the main switch 27 is switched on controls an inverter 37 , the output of which is connected to the first input 38 of an OR gate 39 . The output 40 of the OR gate 39 is connected to the reset input 41 of a flip-flop 42 , so that this is held at its output 43 at logic level 0 until the voltage at the delay capacitor after pressing the control switch 27 36 has reached a value after about 0.1 seconds, which leads to the switching of the inverter 37 . At the output 43 of flip-flop 42 is thus, thanks to the above-described reset circuit a zero signal, so that the flip-flop 42 Ignition connected to the output 43 44 of the optical coupler is energized 45, so that the through the optocoupler 45 controlled triac 23 is also de-energized and ignition of the triac 23 when the main switch 27 is switched on is reliably prevented.

Die schnelle Netzauserkennung 33 ist über die Leitung 34 mit einem pnp-Transistor 47 verbunden, der parallel zu dem Kondensator 36 angeordnet ist. Bei einem Umlegen des Hauptschalters 27 in die Ausstellung entlädt daher der Transistor 47 den Kondensator 36, so daß das Flip- Flop 42 sich sperrt und damit der Ein-/Ausschalt-Triac 23 nicht gezündet werden kann. Vor allem ist so der Verzögerungskondensator 36 entleert und kann beim Einschalten des Hauptschalters 27 erneut die Einschalt verzögerung bewirken.The fast network recognition 33 is connected via line 34 to a pnp transistor 47 which is arranged in parallel with capacitor 36 . When the main switch 27 is flipped into the exhibition, the transistor 47 therefore discharges the capacitor 36 , so that the flip-flop 42 blocks and the on / off triac 23 cannot be fired. Above all, the delay capacitor 36 is emptied and can cause the switch-on delay when the main switch 27 is switched on again.

Wenn durch Betätigen des Hauptschalters 27 das Netzteil 30 mit der Netzwechselspannung beaufschlagt wird, erhalten alle Komponenten der in der Zeichnung darge stellten Schaltung, insbesondere die Synchronisierein richtung 29, ihre Betriebsgleichspannung. Die Synchro nisiereinrichtung 29 verfügt über einen Nulldurchgangs erkennungsschaltkreis 49, der an seinem Ausgang 50 bei einer Netzfrequenz von 50 Hertz alle 10 Millisekunden einen kurzen Nulldurchgangsimpuls bereitstellt. In einem ersten Halbwellenerkennungsschaltkreis 51 wird an dem Ausgang 52 ein positives Signal für jeweils die zweite Hälfte einer jeden Halbwelle zur Verfügung ge stellt. Dies entspricht einem Phasenwinkel zwischen 0 und 90° sowie zwischen 270° und 360°, wobei letzterer Bereich auch mit -90° bis 0° bezeichnet werden kann.If, by actuating the main switch 27, the power supply 30 is supplied with the AC mains voltage, all components of the circuit shown in the drawing, in particular the synchronizing device 29 , receive their operating DC voltage. The synchronization device 29 has a zero crossing detection circuit 49 , which provides a short zero crossing pulse at its output 50 at a mains frequency of 50 Hertz every 10 milliseconds. In a first half-wave detection circuit 51 , a positive signal is made available at the output 52 for the second half of each half-wave. This corresponds to a phase angle between 0 and 90 ° and between 270 ° and 360 °, the latter range also being able to be designated with -90 ° to 0 °.

An einem zweiten Halbwellenerkennungsschaltkreis 53 wird an seinem Ausgang 54 ein positiver Impuls bereit gestellt, durch den die negativen Halbwellen der Netz wechselspannung gekennzeichnet sind. Somit ist durch den Halbwellenerkennungsschaltkreis 53 der Phasenwin kelbereich zwischen 180° und 360° der Netzwechselspan nung markiert.At a second half-wave detection circuit 53 , a positive pulse is provided at its output 54 , by which the negative half-waves of the mains alternating voltage are identified. Thus, the half-wave detection circuit 53 marks the phase angle range between 180 ° and 360 ° of the AC voltage.

Die am Ausgang 50 des Nulldurchgangserkennungsschalt kreises 49 vorhandenen Impulse gelangen über die Lei tung 50 zum Setzeingang 57 eines Rückwärts-Zählers 58 mit einer Auflösung von beispielsweise 10 Bit. Beim Auftreten eines Impulses am Setzeingang 57 übernimmt der Rückwärts-Zähler 58 die über einen Bus 59 zugeführ te 8-Bit-Startzahl 60. Der Bus 59 übermittelt das Ausgangssignal eines Vorlaufwinkelschaltkreises 61, der im einfachsten Fall aus einer Schalteranordnung zum Einstellen einer Hexadezimalzahl besteht, die als Startzahl in den Rückwärts-Zähler 58 übernommen werden soll. Der Vorlaufwinkelschaltkreis 60 kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß er anstatt einer zuvor einge stellten Zahl eine berechnete oder im Rahmen einer adaptiven Nachführung ermittelte Zahl überliefert. Im einfachsten Fall entspricht ein Wert von 00_Hex einem Winkel von 270° und eine Zahl von FF_Hex einem Winkel von 360°, so daß ein Phasenwinkelbereich von -90° bis 0° vor dem Auftreten eines Nulldurchgangs als Startwert in dem Rückwärts-Zähler 58 eingespeist werden kann.The pulses present at the output 50 of the zero crossing detection circuit 49 pass through the line 50 to the set input 57 of a down counter 58 with a resolution of, for example, 10 bits. When a pulse occurs at the set input 57 , the down counter 58 takes over the 8-bit start number 60 supplied via a bus 59. The bus 59 transmits the output signal of a leading angle circuit 61 , which in the simplest case consists of a switch arrangement for setting a hexadecimal number, which is to be adopted as the starting number in the down counter 58 . However, the lead angle circuit 60 can also be designed such that instead of a previously set number it delivers a calculated number or a number determined in the context of an adaptive tracking. In the simplest case, a value of 00 _hex corresponds to an angle of 270 ° and a number of FF _hex corresponds to an angle of 360 °, so that a phase angle range from -90 ° to 0 ° before the occurrence of a zero crossing occurs as a starting value in the down counter 58 can be fed.

Der Taktpulseingang 62 des Rückwärts-Zähler 58 ist mit dem Ausgang 63 eines UND-Gatters 64 verbunden, dessen erster Eingang 65 mit dem am Ausgang 54 auftretenden und den negativen Halbwellen zugeordneten Impulsen beaufschlagt ist. Weiterhin ist der zweite Eingang 66 des UND-Gatters 64 mit den die zweite Hälfte einer jeden Halbwelle kennzeichnenden Impulsen 52 beauf schlagt.The clock pulse input 62 of the down counter 58 is connected to the output 63 of an AND gate 64 , the first input 65 of which is supplied with the pulses occurring at the output 54 and assigned to the negative half-waves. Furthermore, the second input 66 of the AND gate 64 is acted upon with the pulses 52 which characterize the second half of each half-wave.

Sobald daher die Netzwechselspannung nach dem Einschal ten der Betriebsspannung durch Schließen des Haupt schalters 27 eine negative Halbwelle in ihrem aufstei gendem Ast hat, d.h. sich in dem Winkelbereich von -90° bis 0° vor einem aufsteigenden Nulldurchgang befindet, wird das UND-Gatter 64 über die mit dem ersten und zweiten Eingang 65 und 66 verbundene Leitun gen 52 und 54 geöffnet, so daß die am dritten Eingang 67 anliegenden Taktimpulse eines Taktgebers 68 zum Taktpulseingang 62 des Rückwärts-Zählers 58 durchge schaltet werden. Der Taktgeber 68 ist phasenstarr mit der Netzwechselspannung synchronisiert und verfügt dazu über einen Synchronisiereingang 69, der alle 10 Milli sekunden mit einem etwa 0,5 Millisekunden dauernden Impuls aus dem Nulldurchgangserkennungsschaltkreis 49 beaufschlagt wird.Therefore, as soon as the AC mains voltage after switching on the operating voltage by closing the main switch 27 has a negative half-wave in its ascending branch, ie is in the angular range from -90 ° to 0 ° before an ascending zero crossing, the AND gate 64 Opened via the lines 52 and 54 connected to the first and second inputs 65 and 66 , so that the clock pulses applied to the third input 67 of a clock generator 68 are switched through to the clock pulse input 62 of the down counter 58 . The clock generator 68 is synchronized with the mains alternating voltage and has a synchronizing input 69 which is subjected to an approximately 0.5 millisecond pulse from the zero crossing detection circuit 49 every 10 milliseconds.

Der Taktgeber 68 hat eine Frequenz von 102,40 Kilo hertz, die so gewählt ist, daß der Rückwärts-Zähler 58 je nach der am Bus 59 anliegenden Hexadezimalzahl innerhalb der zweiten Hälfte der negativen Halbwelle der Netzwechselspannung an seinem Ausgang 70 ein dem Zählerstand 00 zugeordneten Nullimpuls liefert.The clock 68 has a frequency of 102.40 kilo Hertz, which is selected so that the down counter 58 depending on the hexadecimal number present on the bus 59 within the second half of the negative half-wave of the AC mains voltage at its output 70 is assigned to the counter 00 Delivers zero pulse.

Die Leitung 70 ist zusammen mit der beim üblichen Betrieb ein logisch-Eins-Signal tragenden Leitung 71 mit den Eingängen eines UND-Gatters 72 verbunden, so daß der an dem Ausgang 70 anliegende Nullimpuls den Setzeingang 73 des Flip-Flops 42 beaufschlagt. Synchron zur zweiten Hälfte der negativen Halbwelle der Netz wechselspannung nimmt entsprechend der Einstellung durch den Vorlaufwinkelschaltkreis 60 das Ausgangssi gnal am Ausgang 43 den logischen Pegel 1 an, und dadurch tritt auf der Zündleitung 44 ein Zündsignal auf, durch das der durch den Optokoppler 45 zündbare Triac 23 bei einer Phasenlage zwischen -90° und 0° vor dem Durchgang einer positiven Nullstelle eingeschaltet wird. Der auf diese Weise eingestellte Zündwinkel ist so gewählt, daß die Einschaltstromspitzen in der Primärwicklung 4 des Transformators 1 minimal sind und den Betriebsstrom spitzen im wesentlichen entsprechen. Daher wird voraus gesetzt, daß der Transformator 1 bei einem früheren Einsatz genau bei einem Phasenwinkel von 0°, d.h. beim Ende einer negativen Halbwelle, vom Netz getrennt worden ist und der Eisenkern des Transformators 2 die zugeordnete magnetische Remanenz beibehalten hat. Eine weitere Voraussetzung ist, daß der Transformator 1 im selben Sinn an die Schaltung angeschlossen ist wie beim Ausschalten.The line 70 is connected together with the line 71 carrying a logic one signal during normal operation to the inputs of an AND gate 72 , so that the zero pulse present at the output 70 acts on the set input 73 of the flip-flop 42 . Synchronous to the second half of the negative half-wave of the AC mains voltage, the output signal at the output 43 assumes the logic level 1 in accordance with the setting by the lead angle circuit 60 , and as a result an ignition signal occurs on the ignition line 44 , through which the triac that can be ignited by the optocoupler 45 23 is switched on at a phase position between -90 ° and 0 ° before the passage of a positive zero. The ignition angle set in this way is chosen so that the inrush current peaks in the primary winding 4 of the transformer 1 are minimal and the operating current peaks essentially correspond. Therefore, it is assumed that the transformer 1 has been disconnected from the mains at a previous use at a phase angle of 0 °, ie at the end of a negative half-wave, and that the iron core of the transformer 2 has retained the associated magnetic remanence. Another requirement is that the transformer 1 is connected to the circuit in the same sense as when it was switched off.

Wenn das Trennen der Primärwicklung 4 zu einem anderen Zeitpunkt, insbesondere bei einem Phasenwinkel von 180° erfolgte, ergibt sich aus den obigen Ausführungen, daß bei einem solchen Fall das erneute Verbinden der Pri märwicklung mit der Netzwechselspannung bei einem Phasenwinkel zwischen 90° und 180° vorgenommen wird.If the separation of the primary winding 4 was carried out at a different time, in particular at a phase angle of 180 °, it follows from the above statements that in such a case the re-connection of the primary winding with the AC mains voltage at a phase angle between 90 ° and 180 ° is made.

Nachfolgend werden diejenigen Komponenten der in der Zeichnung dargestellten Schaltung beschrieben, die beim Abschalten des Transformators 1 und damit beim Abschal ten der Last wirksam sind.Those components of the circuit shown in the drawing are described below, which are effective when the transformer 1 is switched off and thus when the load is switched off.

Bei einem Ausschalten des Steuerschalters 27 zu einem beliebigen Zeitpunkt bzw. bei einem Zusammenbruch der Netzwechselspannung aus äußeren Gründen liefert die schnelle Netzauserkennung 33 auf ihrer Leitung 34 ein Pegel-Null-Signal, das in dem Inverter 74 ein Pegel- Eins-Signal 75 erzeugt, welches den Eingang 76 eines ersten Verzögerungsgliedes 77 beaufschlagt. An dessen invertiertem Ausgang 78 tritt nach z.B. 30 Millisekun den das verzögerte Netzaussignal auf, das den Steuer eingang 79 eines zweiten Verzögerungsgliedes 80 beauf schlagt. An dessen Ausgang 81 liegt dann z.B. für eine Dauer von 50 Millisekunden gemäß der oben beschriebenen Verzögerung des Netz-Aus-Zustandes ein Pegel-Eins- Signal an, das über die Leitung 82 einen Optokoppler 83 beaufschlagt, der einen Setz-Triac oder Thyristor 84 zündet. Der Setz-Triac 84 ist in Reihe mit einem Strom begrenzungswiderstand 85 und einem Speicherkondensator 86 zu der Primärwicklung 4 des Transformators geschal tet. Über den Strombegrenzungswiderstand 85 entlädt sich somit der Speicherkondensator 86 und setzt für den Transformator 1 eine vorbestimmte Remanenz, so daß das nachfolgende Einschalten des Transformators 1 von einem vorbestimmten Zustand ausgeht.If the control switch 27 is switched off at any time or if the mains AC voltage collapses for external reasons, the rapid mains recognition 33 supplies a level zero signal on its line 34 , which generates a level one signal 75 in the inverter 74 . which acts on the input 76 of a first delay element 77 . At its inverted output 78 occurs after, for example, 30 milliseconds, the delayed mains signal that strikes the control input 79 of a second delay element 80 . At its output 81 there is a level on signal, for example for a period of 50 milliseconds in accordance with the delay in the power-off state described above, which signal acts on line 82 to an optocoupler 83 which has a setting triac or thyristor 84 ignites. The set triac 84 is switched in series with a current limiting resistor 85 and a storage capacitor 86 to the primary winding 4 of the transformer. The storage capacitor 86 thus discharges via the current limiting resistor 85 and sets a predetermined remanence for the transformer 1 , so that the subsequent switching on of the transformer 1 assumes a predetermined state.

Der Speicherkondensator 86 mit einer Kapazität von z.B. 100 Mikrofarad wird über einen Ladewiderstand 87 und eine Gleichrichterdiode 88 oder über durch das Signal 75 gesteuerten Gleichrichter (Thyristor) an den Netz stecker 25 und über den Meßshunt 21 an die Schaltungs masse 22 angeschlossen. Dadurch wird der Speicherkon densator 86 selbst in dem Falle geladen, wenn der Schalttriac 23 stromlos und der Hauptschalter 27 ausge schaltet und nicht-leitend ist.The storage capacitor 86 with a capacity of, for example, 100 microfarads is connected via a charging resistor 87 and a rectifier diode 88 or via the signal 75 controlled rectifier (thyristor) to the mains plug 25 and via the measuring shunt 21 to the circuit ground 22 . As a result, the storage capacitor 86 is charged even in the case when the switching triac 23 is de-energized and the main switch 27 is switched off and is non-conductive.

Bei einem ersten Einschalten des z.B. fabrikneuen Transformators 1 ist der Speicherkondensator 86 entla den, so daß in der Primärwicklung des Transformators 1 ein großer Strom durch den Meßshunt 21 fließen kann. Ein Komparator 91 mißt die über dem Meßshunt 21 abfal lende Spannung, errechnet den primärseitig fließenden Strom und gibt z.B. bei einem Strom von 30 A ein Pegel- Eins-Signal auf seiner Überstrom-Ausgangsleitung 92 ab, welches ein Überstrom-Flip-Flop 92 a setzt. Auf dessen Ausgangsleitung 93 liegt somit bei Auftreten eines Überstromes ein Pegel-Eins-Signal an, das über einen Schutzwiderstand 94 eine Leuchtdiode 95 als Hinweislam pe erleuchten läßt. Weiterhin liegt das Pegel-Eins- Signal an dem ODER-Gatter 39 an, das das Setz-Flip-Flop 42 zurücksetzt, so daß der Triac 23 beim nächsten Null durchgang der Netzspannung sicher gesperrt wird.When switching on the brand-new transformer 1 for the first time, the storage capacitor 86 is discharged so that a large current can flow through the measuring shunt 21 in the primary winding of the transformer 1 . A comparator 91 measures the voltage drop across the measuring shunt 21 , calculates the current flowing on the primary side and outputs, for example at a current of 30 A, a level one signal on its overcurrent output line 92 , which is an overcurrent flip-flop 92 a puts. On its output line 93 , a level one signal is thus present when an overcurrent occurs, which can be used to illuminate a light-emitting diode 95 as a reference lamp via a protective resistor 94 . Furthermore, the level one signal is present at the OR gate 39 , which resets the set flip-flop 42 , so that the triac 23 is reliably blocked at the next zero crossing of the mains voltage.

Während der Verzögerungszeit des Kondensator 36 und danach wird der Speicherkondensator 86 aufgeladen, der als Zeitglied mit dem Ladewiderstand 87 vorzugsweise eine Zeitkonstante von kleiner als dem anderthalbfachen der Periodendauer der Netzwechselspannung hat.During the delay time of the capacitor 36 and thereafter, the storage capacitor 86 is charged, which, as a timing element with the charging resistor 87, preferably has a time constant of less than one and a half times the period of the mains AC voltage.

Die hier beschriebene Schaltung kann zudem durch die nun im folgenden beschriebenen Erweiterungen z.B. als Heizungsregler eingesetzt werden, wobei die Heizlei stung über die Anzahl der angeschalteten Vollwellen im Verhältnis zu der Anzahl der ausgeschalteten Vollwellen geregelt wird.The circuit described here can also by extensions described in the following e.g. as Heating controllers are used, the Heizlei the number of solid waves switched on in the Ratio to the number of solid waves switched off is regulated.

Das an der Synchronisierschaltung 49 über die Leitung 65 und 66 ausgegebene Signal beaufschlagt ein weiteres UND-Gatter 96, an dessen Ausgang 97 ein Signal während der zweite Hälfte einer negativen Halbwelle anliegt, d.h. im aufsteigenden Ast vor einem Nulldurchgang in eine positive Halbwelle 13. Dieses Signal wird über das RC-Glied 98 in einen Spannungsimpuls umgewandelt, der an einem weiteren UND-Gatter 99 anliegt. Somit wird das Triac 23 über das ODER-Gatter 39 und das Setz-Flip-Flop 42 genau dann gesperrt, wenn auf der zweiten Leitung 100 des UND-Gatters 99 während der zweiten Hälfte der negativen Halbwelle ein Pegel-Eins-Signal anliegt. Ein Aus-Signal am Stecker 102 wird somit synchronisiert, um die Remanenz des Transformators 1 richtig zu setzen. The signal output at the synchronization circuit 49 via the lines 65 and 66 acts on a further AND gate 96 , at the output 97 of which a signal is present during the second half of a negative half-wave, ie in the ascending branch before a zero crossing into a positive half-wave 13 . This signal is converted via the RC element 98 into a voltage pulse which is applied to a further AND gate 99 . The triac 23 is thus blocked via the OR gate 39 and the set flip-flop 42 precisely when a level one signal is present on the second line 100 of the AND gate 99 during the second half of the negative half-wave. An off signal at connector 102 is thus synchronized in order to correctly set the remanence of transformer 1 .

Ein Pegel-Null-Signal auf der Leitung 100 führt über den Inverter 101 zu einem Pegel-Eins-Signal auf der Leitung 71, so daß das UND-Gatter 72 durchschaltet, damit der Rückwärts-Zähler 58 zum Anschnittwinkel ein Pegel-Eins-Signal ausgibt. Ein Eins-Signal am Stecker 102 wird somit synchronisiert, um den Transformator 1 seiner Remanenz entsprechend richtig einzuschalten.A level zero signal on line 100 leads through inverter 101 to a level one signal on line 71 so that AND gate 72 turns on so that down counter 58 at gate angle provides a level one signal issues. A one signal at connector 102 is thus synchronized in order to correctly switch on transformer 1 in accordance with its remanence.

Vorteilhafterweise wird ein Optokoppler 105 über Steck kontakt 102 von dem Heizungsregler mit den vorbestimm ten Impulsen beschaltet. Die Ausgänge des Optokopplers 105 sind zum einen über einen Widerstand 103 an die Versorgungsspannung 31 und zum anderen an Schaltungs masse 22 angeschlossen. Dadurch wird der an den Opto koppler 105 übermittelte Takt an die Gatter 72 und 99 übertragen, so daß im Wechsel von maximal der Hälfte der Frequenz der Netzwechselspannung das Stromversor gungsgerät 1 an- und ausgeschaltet wird.An optocoupler 105 is advantageously connected via plug contact 102 by the heating controller with the predetermined pulses. The outputs of the optocoupler 105 are connected on the one hand via a resistor 103 to the supply voltage 31 and on the other to the circuit ground 22 . As a result, the clock transmitted to the opto-coupler 105 is transmitted to the gates 72 and 99 , so that the power supply device 1 is switched on and off in alternation of a maximum of half the frequency of the mains AC voltage.

Diese externe Regelung kann durch eine Brücke 104 überbrückt werden, so daß immer ein Null-Signal gemäß der Schaltungsmasse 22 auf der Leitung 100 anliegt, so daß das UND-Gatter 99 immer sperrt und das UND-Gatter 72 entsprechend seinem zweiten Eingang durchschaltet. Damit wird das Stromversorgungsgerät alleine mit dem Hauptschalter 27 aus- und eingeschaltet.This external control can be bridged by a bridge 104 , so that there is always a zero signal according to the circuit ground 22 on the line 100 , so that the AND gate 99 always blocks and the AND gate 72 switches through according to its second input. Thus, the power supply device is switched off and on with the main switch 27 alone.

Die Fig. 3 zeigt Verläufe von Spannungssignalen und Stromsignalen bei Einschaltvorgängen an Transformatoren 1 im Leerlauf. Der Transformator 1 wird nach Beendigung einer negativen Halbwelle 17 entsprechend dem schraf fierten Abschnitt der Kurve 7 der Netzspannung ausge schaltet. Damit befindet sich die Remanenz 12 in einem definierten negativen Zustand, der durch den Einschalt punkt 8 und den Anschnittwinkel zwischen -90° und 0° in der Hysteresekurve 11 derart verschoben wird, daß beim Strom im Primärschaltkreis kein über den Leerlaufstrom hinausgehender Einschaltstrom auftritt. Dies gilt auch für alle weiteren voll angeschalteten positiven und negativen Halbwellen 13 und 17. Fig. 3 shows waveforms of voltage signals and current signals at switch-on transformers 1 is idling. The transformer 1 is switched off after completion of a negative half-wave 17 according to the hatched section of the curve 7 of the mains voltage. Thus, the remanence 12 is in a defined negative state, which is shifted by the switch-on point 8 and the gate angle between -90 ° and 0 ° in the hysteresis curve 11 such that no current inrush current beyond the no-load current occurs in the current in the primary circuit. This also applies to all other fully switched on positive and negative half-waves 13 and 17 .

Die Fig. 4 zeigt den Einschaltvorgang am Transformator 1 beim Leerlauf, wenn die Netzspannung 7 bei Beendigung einer positiven Halbwelle 13 ausgeschaltet wird, so daß in der Hysteresekurve 11 die Remanenz 12 in einem be stimmten positiven Zustand gesetzt ist. Zur definierten Einschaltung mit Hilfe der in Fig. 2 beschriebenen Anlaufsteuerung mit einem vorbestimmten Anschnittwinkel in der negativen Halbwelle 17 muß die Remanenz in der Hysteresekurve 11 auf den Punkt 12′ gesetzt werden. Dies geschieht in der Schaltung gemäß der Fig. 2 durch das Entladen des Speicherkondensator 86, welches nach einer Verzögerungszeit, die durch das Verzögerungsglied 77 vorgegeben ist, stattfindet. Dementsprechend gibt der mit 110 bezeichnete Zeitabschnitt die Verzögerungs dauer des Verzögerungsgliedes 77 wieder. Nach dieser Zeit findet eine Entladung des Kondensators 86 statt, dessen Ladungsspannung entsprechend einer Exponential kurve 111 abfällt und einen Transformatorstrom 112 hervorruft, der den Transformator 1 in eine vorbestimm te negative Remanenz 12′ setzt. Fig. 4 shows the switch-on process at the transformer 1 when idling, when the mains voltage 7 is switched off at the end of a positive half-wave 13 , so that the remanence 12 is set in a certain positive state in the hysteresis curve 11 . For defined activation using the start-up control described in FIG. 2 with a predetermined lead angle in the negative half-wave 17 , the remanence in the hysteresis curve 11 must be set to the point 12 '. This takes place in the circuit according to FIG. 2 by discharging the storage capacitor 86 , which takes place after a delay time which is predetermined by the delay element 77 . Accordingly, the time period designated 110 , the delay time of the delay element 77 again. After this time a discharge of the capacitor 86 takes place, the charge voltage drops according to an exponential curve 111 and causes a transformer current 112 , which sets the transformer 1 in a predetermined te negative remanence 12 '.

Bei der Kurve 112 handelt es sich um den Transformator strom, der in Abwesenheit des Netzstromes durch die Entladung des Kondensators 86 auftritt. Weil der Trans formatorstrom 112 nicht vom Netz entnommen wird, stört er dieses auch nicht.The curve 112 is the transformer current which occurs in the absence of the mains current due to the discharge of the capacitor 86 . Because the transformer current 112 is not removed from the network, it does not interfere with it.

Die Fig. 5 zeigt das Setzen der Remanenz bei einer willkürlich bzw. zufällig ausgeschalteten Netzspannung 7. Dann ist die Remanenz in der Hysteresekurve 11 undefiniert. Und mit der Entladung des Kondensators 86 tritt eine Entladespannung 111 auf, die mit einem Entladestrom 112 verbunden ist, der größer als der Nennstrom des Transformators sein muß, wenn der Trans formator 1 belastet ist. In Abhängigkeit von der mögli chen Last des Transformators 1 ist somit die Größe der Kapazität des Kondensators 86 vorherzubestimmen. FIG. 5 shows the setting of the remanence at an arbitrarily and randomly off power supply 7. Then the remanence in the hysteresis curve 11 is undefined. And with the discharge of the capacitor 86 , a discharge voltage 111 occurs, which is connected to a discharge current 112 , which must be greater than the nominal current of the transformer when the transformer 1 is loaded. Depending on the possible load of the transformer 1 , the size of the capacitance of the capacitor 86 must therefore be predetermined.

Die Fig. 5 zeigt den Fall des definierten Setzens der Remanenz entsprechend einer nicht in der Schaltung der Fig. 2 beschriebenen Polung. Hier wird die Remanenz positiv gesetzt, und der in der Fig. 5 nicht dargestell te Anschnittwinkel liegt zwischen 90° und 180°. FIG. 5 shows the case of the defined setting of the remanence in accordance with a polarity not described in the circuit of FIG. 2. Here, the remanence is set positively, and the gate angle not shown in FIG. 5 is between 90 ° and 180 °.

Die Fig. 6 zeigt Signalverläufe bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Transformators 1 mit anschließendem Pulsbetrieb. Die Netzspannung 7 wird zu einem Zeitpunkt 8, der auch mit einem Anschnittwinkel vorgegeben sein kann, eingeschaltet, wobei ein großer Inrush 9 auf tritt, so daß das Netz nach einer Halb- oder Vollwelle mit der Transformator-Remanenz in positiver Sättigung 12 ausgeschaltet wird. Durch den nun sich entladenden Kondensator 86 wird mit einem Ladestrom 112 die Rema nenz negativ gesetzt, so daß zu einem beliebigen Zeit punkt danach die Halbwellen 13 und 17 eingeschaltet werden können. In der Fig. 6 ist anschließend der Betrieb eines Heizstellers gezeichnet, der mit einer Frequenz von 25 Hertz ein- und ausgeschaltet wird. Das bedeutet, daß nach einem positiven Nulldurchgang 115 eine fast komplette Vollwelle vergeht, bevor mit dem selben Anschnittwinkel 8 die nächste Vollwelle 13 und 17 eingeschaltet wird. Nach dem nur einmalig bei der allerersten Inbetriebnahme auftretenden Inrushstrom 9 und dem Ladestrom 112, der z.B. 2 A betragen kann, tritt kein Einschaltstrom mehr auf, so daß nur der Laststrom die Sicherung 24 belastet. Fig. 6 shows signal waveforms during initial commissioning of the transformer 1 with a subsequent pulse operation. The mains voltage 7 is switched on at a point in time 8 , which can also be predetermined with a leading angle, a large inrush 9 occurring, so that the mains is switched off after the half-wave or full-wave with the transformer remanence in positive saturation 12 . By the now discharging capacitor 86 , the rema nence is set negative with a charging current 112 , so that point at any time thereafter the half-waves 13 and 17 can be switched on. In FIG. 6, the operation is drawn a Heizstellers then, the one having a frequency of 25 Hertz and is turned off. This means that after a positive zero crossing 115, an almost complete solid wave passes before the next solid wave 13 and 17 is switched on with the same lead angle 8 . After the inrush current 9, which occurs only once during the very first start-up, and the charging current 112 , which can be, for example, 2 A, no inrush current occurs, so that only the load current loads the fuse 24 .

Bei einer in der Polung umgekehrt aufgebauten Vorrich tung kann mit 180° verschobener Polarität die Remanenz positiv definiert gesetzt werden und mit einem positi ven Anschnittwinkel vor der negativen Halbwelle einge schaltet werden. Bei einer Netzwechselspannung von 50 Hertz können bei dem oben gewählten Wechselschaltbe trieb schnelle Pulsfolgen mit einer maximalen Taktrate von 25 Hertz geschaltet werden.In the case of a reverser constructed in reverse polarity With 180 ° shifted polarity, the remanence can positively defined and with a positi ven leading angle before the negative half wave be switched. With an AC voltage of 50 Hertz can with the changeover switch selected above drove fast pulse trains with a maximum clock rate of 25 Hertz can be switched.

Die Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur Einschaltstrombe grenzung beim Einsatz eines Drehstromversorgungsgerätes 200. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zu den bekannten Merkmalen im Zusammenhang mit den Anschlüssen S und N tritt im R-Anschluß ein dritter Wechselstromschalter 201 hinzu, der über einen Optokoppler 202 und das Setz-Flip-Flop 42 angesteuert wird. Mit Hilfe eines weiteren Meßshunts 203 wird ein auf dieser Leitung auftretender Überstrom detektiert. Das über dem Meßshunt 203 anliegende Signal wird über einen Optokoppler mit Komparator 204 auf ein ODER- Gatter 205 geleitet, in dem es zu dem im Komparator 91 gebildeten Überstromsignal hinzutritt und das Über strom-Flip-Flop 92 beaufschlagt. Der T-Anschluß wird dabei ebenfalls auf zu hohen Einschaltstrom überwacht; dies geschieht wie beim Einphasen-Stromversorgungsgerät durch den Meßshunt 21. Fig. 7 shows a device for Einschaltstrombe limitation when using a three-phase supply device 200th Identical features are provided with the same reference symbols. In addition to the known features in connection with the connections S and N , a third AC switch 201 is added in the R connection, which is controlled via an optocoupler 202 and the set flip-flop 42 . With the help of a further measuring shunt 203 , an overcurrent occurring on this line is detected. The signal applied to the measuring shunt 203 is passed via an optocoupler with a comparator 204 to an OR gate 205 , in which it enters the overcurrent signal formed in the comparator 91 and applies the overcurrent flip-flop 92 . The T-connection is also monitored for inrush current that is too high; this is done by the measuring shunt 21 as in the single-phase power supply device.

Die externe Ein-/Aus-Steuerung über den Optokoppler 105 wird in einer Verzögerungsschaltung 210 verzögert ausgeschaltet, wenn sie beim Einschalten des Drehstrom versorgungsgerätes 200 aktiv ist. Denn das nur über einen Kondensator 86 erfolgende Setzen der Remanenz gestattet die Unterdrückung von Einschaltspitzen nur sicher in den beschalteten Primärseiten R und T des Transformators 1. Der S-Zweig bleibt stromlos. Das beim Einschalten verlängerte Ein-Signal auf der Leitung 71 gewährleistet das einer Exponentialfunktion folgende Abklingen von Einschaltstromspitzen im S-Zweig durch eine Verlängerung der ersten Heizwellen. Das verlänger te Signal der Leitung 71 wird durch erneute Invertie rung durch den Inverter 211 dem UND-Gatter 99 zuge führt.The external on / off control via the optocoupler 105 is switched off with a delay in a delay circuit 210 if it is active when the three-phase supply device 200 is switched on. This is because setting the remanence only via a capacitor 86 permits the suppression of switch-on peaks only in the connected primary sides R and T of the transformer 1 . The S branch remains de-energized. The on signal on line 71 , which is prolonged when switching on, ensures that the inrush current peaks in the S branch, following an exponential function, decay by extending the first heating waves. The lengthened signal of line 71 is supplied by the inverter 211 to the AND gate 99 by renewed inverting.

Die Verzögerungsschaltung 210 verfügt über das an der Leitung 38 anliegende Netz-Ein-Signal für ungefähr 0,1 Sekunden. Dieses Signal setzt das Flip-Flop 212, dessen Ausgang das UND-Gatter 213 beaufschlagt, und beauf schlagt über den Inverter 214 einen anderen Eingang des UND-Gatters. Weiterhin liegt das an dem Ausgang des Inverters 101 anliegende Signal 215 an einem dritten Eingang des UND-Gatters 213 an. An dessen Ausgang liegt also erst nach Beendigung des Netz-Ein-Signals auf der Leitung 38 und einem eventuellen externen Heizsignal 215 ein Pegel-Eins-Signal an, das ein Verzögerungsglied oder Monoflop 216 setzt, das das eventuelle Heizsignal 215, das über das ODER-Gatter 217 zur Leitung 71 läuft, verlängert, indem es an einem anderen Eingang des ODER- Gatters 217 anliegt. Dieses erste Verlängern des ersten Heizzyklus gewährleistet, daß beim anschließenden Pulsbetrieb von z.B. 10 Hertz auftretende kleine Ein schalt-Stromspitzen im Bereich von 2 Ampere gemäß einer Exponentialfunktion durch Vormagnetisierung aller Zweige abklingen und sich nicht zu einem Inrush ver stärken, der entstehen würde, wenn sofort schnell hintereinander ein- und ausgeschaltet wird.Delay circuit 210 has the power on signal on line 38 for approximately 0.1 seconds. This signal sets flip-flop 212 , the output of which acts on AND gate 213 , and acts on another input of the AND gate via inverter 214 . Furthermore, the signal 215 present at the output of the inverter 101 is present at a third input of the AND gate 213 . At its output is therefore only after the end of the power on signal on line 38 and a possible external heating signal 215, a level one signal, which sets a delay element or monoflop 216 , which the possible heating signal 215 , which is via the OR Gate 217 to line 71 runs, extended by being present at another input of OR gate 217 . This first prolongation of the first heating cycle ensures that during the subsequent pulsed operation of, for example, 10 Hertz, small switch-on current peaks in the range of 2 amperes decay according to an exponential function by premagnetization of all branches and do not intensify to an inrush that would occur if immediately is switched on and off quickly in succession.

Der invertierte Ausgang 218 des Monoflops 216 ist über ein RC-Glied 219 mit Schaltungsmasse 22 verbunden. Der Ausgang 218, der üblicherweise ein Pegel-Null-Signal trägt, ist für die Zeitdauer des verlängerten ersten Heizzyklus ein Pegel-Eins-Signal, so daß nach einer durch die Aufladezeit des Kondensators gegebenen Verzö gerungszeit nach dem Ende des Netz-Ein-Signals das Flip-Flop 212 zurückgesetzt wird.The inverted output 218 of the monoflop 216 is connected to circuit ground 22 via an RC element 219 . The output 218 , which usually carries a level zero signal, is a level one signal for the duration of the extended first heating cycle, so that after a delay given by the charging time of the capacitor, the delay after the end of the power on signal flip-flop 212 is reset.

Das Remanenz-Setzen mit Hilfe des Kondensators 36 ist hier etwas weniger wirkungsvoll wie beim Ein-Phasen- Transformator, weil beim ersten Einschalten der An schnittwinkel nicht genau für alle Zweige stimmt. Beim Ausschalten am Ende einer negativen Halbwelle ist die Remanenz dann definiert so gesetzt, daß der Anschnitt winkel im Folgenden genau den richtigen Wert aufweist.The remanence setting with the aid of the capacitor 36 is somewhat less effective here than in the single-phase transformer, because the first time the switch-on angle is not correct for all branches. When switching off at the end of a negative half-wave, the remanence is then defined in such a way that the gate angle has exactly the right value in the following.

Claims

1. Device for AC cut-in limitation with a first AC switch ( 23 , 45 ) connected in series inductivity Stromversor supply device ( 1 ) with a leading edge circuit through which the connection of the primary winding ( 4 ) with the AC mains voltage ( 2 , 25 , 26 ) the switch-on torque ( 8 ) can be delayed, characterized in that the control electrode ( 44 , 45 ) of the first AC switch ( 23 ) of the supply-voltage-buffered ( 30 ) leading-edge circuit is connected to the output of a control circuit by means of which when the power supply device ( 1 ) is switched on starting from a presettable ( 60, 61 ) phase angle between 90 and 0 degrees before a zero crossing ( 115 ) of the mains alternating voltage ( 2 , 25 , 26 ), a synchronized ignition voltage can be generated, which for switching off the power supply device ( 1 ) in good time before reaching a Zero crossing ( 115 ) of the mains AC voltage ( 2 , 25 , 26 ) can be suppressed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ignition voltage of the first AC switch ( 23 , 45 ) for switching off the Stromversorgungsgerä tes ( 1 ) at a similar zero crossing can be suppressed in good time before reaching this zero crossing.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a capacitance ( 86 ) is provided in parallel with the inductivity-laden power supply device ( 1 ), being in series with a second AC switch ( 83 , 84 ) connected in parallel and one in series with a charging resistor ( 87 ) arranged rectifier ( 88 ) is switched so that the second AC switch ( 83 , 84 ) a few milliseconds ( 77 ) after switching off the mains AC voltage ( 2 , 25 , 26 ) by a mains-off detection circuit ( 30 , 34 , 74 , 77 , 80 ) is ignitable, so that the capacitance ( 86 ) defines the remanence ( 12 ) of the power supply device ( 1 ) after switching off ( 111, 112 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the time constant of the capacitor ( 86 ) and the charging resistor ( 87 ) formed timer less than 1.5 times the period ( 13 and 17 ) of the AC voltage and / or as is the power on pulse time ( 38 ).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that, in a rotary power supply unit (200), a third alternating current switch (201, 202) Zvi a further terminal (R) 's of the power supply unit (200) and a further terminal (R) of Mains voltage ( R ) is connected, wherein the control electrode ( 202 ) of the third AC switch ( 201 , 202 ) is also connected to the output ( 70 , 72 ) of the phase cut circuit.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a current limiter resistor ( 85 ) was provided in series with the second AC switch ( 83 , 84 ).

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that a for the fast on-off switching of the power supply device ( 1 ) the on-gating override timing circuit ( 72 , 99 , 101 , 102 , 103 , 105 ) is provided .

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control circuit has a memory element ( 42 ) which can be set and reset at predetermined phase positions by means of a network-synchronized ( 68 ) delay circuit ( 58 , 60 , 61 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the delay circuit has a settable counter ( 58 ) whose clock pulse input ( 62 ) is connected to the output ( 67 ) of a network-synchronized clock generator ( 68 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the settable counter ( 58 ) at each zero crossing ( 115 ) of the AC mains voltage ( 2 , 25 , 26 ) is settable.

11. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the counter ( 58 ) for setting the switch-on phase angle ( 8 ) is assigned a lead angle switch ( 60 , 61 ).

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the memory element ( 42 ) at a phase angle between 60 and 0 degrees before a zero crossing ( 115 ) is reset.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the AC switches ( 23 , 84 , 201 ) are triacs.