DE4013888A1 - Vorrichtung zur wechselstrom-einschaltbegrenzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wechselstrom- Einschaltbegrenzung eines mit einem Wechselstromschalter in Reihe geschalteten induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät mit einer Phasenanschnittschaltung, durch die die Verbindung des induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerätes mit der Netzwechselspannung ab dem Einschaltmoment mit von Null Grad ansteigendem Phasenanschnittwinkel bis zum vorbestimmten Phasenanschnittwinkel einstellbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 27 46 845 bekannt, bei der mit ständigem Phasenanschnitt während einer Startzeit die Durchlaßwinkel der Spannung von kleinen Werten zu großen hin langsam verschoben werden. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sich die Remanenz des Transformators im Ruhezustand bei gleichartiger Polarität der Remanenz und des Spannungssignals immer mehr in die Sättigung verschiebt, so daß sich über aufeinanderfolgende angeschnittene Halbwellen sich ein Einschaltspitzenstrom aufsummiert.

Eine ähnliche Beschaltungsanordnung ist aus dem ELV- Journal 45, Seite 1-4, bekannt. Hier wird im Einschaltmoment von einem verhältnismäßig kleinen Ansteuerwinkel und dementsprechend geringer Anlaufleistung ausgegangen und dieser Phasenanschnittwinkel verschiebt sich dann in einer typischen Zeit von 0,5 bis 2 Sekunden auf 180 Grad vor dem Nulldurchgang jeder Netzhalbwelle, was der vollen Leistung entspricht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es gestattet, ein induktivitätsbehaftetes Stromversorgungsgerät auf einem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel zu regeln und zu gewährleisten, daß ein eine Sicherung zerstörender und die Schaltung gefährdender Einschaltspitzenstrom sicher unterdrückt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in Reihe mit dem induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät geschaltete Komparatorschaltung vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Phasenanschnittschaltung verbunden ist, daß die Phasenanschnittschaltung bei einer Beaufschlagung mit einem von der Komparatorschaltung erzeugten Primärkreis-Überstromsignal die Steuerelektrode des Wechselstromschalters für mindestens eien Halbwelle mit einem Zündsignal mit einem vorbestimmten, Remanenz- setzenden Phasenanschnittwinkel von mindestens 90 Grad und höchstens 180 Grad beaufschlagt und daß in der Phasenanschnittschaltung in den den Remanenz-setzenden Halbwellen folgenden Halbwellen jeweils ein Zündsignal bei dem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel erzeugbar ist.

Durch eine auf die besonderen Eigenheiten des angeschalteten Transformators eingehende Vorherbestimmung der die Remanenz setzenden Einschalt-Phasenlage ist eine synchronisierte Zündspannung erzeugbar, mit der der Wechselstromschalter der versorgungsspannungsgepufferten Phasenanschnittschaltung zündbar ist. Durch diesen auf einen Überstrom folgenden ersten Anschnitt ist die Remanenz derart setzbar, daß im Anschluß der Dimmbetrieb mit seinem festen Anschnittwinkel eingeschaltet werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Überstrom- und Unterstromsicherung vorgesehen, die insbesondere bei Halogen-Leuchten eine unter Umständen bestehende Brandgefahr durch Übergangswiderstände verhindert, die z. B. an den Übergangsstellen von verspannten Leitungen auf die üblicherweise an diesen festgeklemmten Lampenhalterungen auftreten können. Mit dieser Überstrom-/Unterstromsicherung wird auch der Normentwurf VDE 0711 Teil 500 für Niederspannungsbeleuchtungssysteme erfüllt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Signalkurven der Netzspannung sowie des Netzstromes bei dem Einschalten eines Transformators mit einem Dimmer,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltstromspitzen auf der Primärseite des Transformators beim Dimmbetrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 Verläufe von Spannungssignalen und Stromsignalen bei Einschaltvorgängen an Transformatoren mit einem Dimmer bei unterschiedlicher, undefinierter Remanenz des Transformators, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Begrenzen von Einschaltstromspitzen auf der Primärseite des Transformators beim Dimmbetrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 1 zeigt Verläufe der Netzspannung 10 und des primärseitigen Stroms 26 beim Einschalten eines Transformators 1 mit einem Dimmer 2. Der Transformator 1 stellt ein mögliches induktivitätsbehaftetes Stromversorgungsgerät dar, welches z. B. auch durch eine induktive Last gebildet werden kann.

Der Dimmer 2 weist eine durch das Diagramm 3 dargestellte Rampenschaltung auf, durch die in der Zeit 4 die Spannung 5 von einem Wert Null auf einen vorbestimmten Sollwert erhöht wird. Solche bekannten Dimmerschaltungen sind im Zusammenhang mit Transformatoren 1 insbesondere bei Niedervolt-Halogenbeleuchtungseinrichtungen im Einsatz, bei denen eine Netzspannung 6 von zum Beispiel 220 Volt über den Transformator 1 auf sekundärseitig zum Beispiel 24 Volt transformiert wird.

Der Dimmer 2 ist üblicherweise z. B. mit einer trägen 1,6 Ampère Sicherung 7 und dem Transformator 1 in Reihe geschaltet, wobei zur Messung der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Meßkurven ein Strommeßgerät 8 in Reihe eingebunden ist und ein Spannungsmeßgerät 9 die Netzwechselspannung bzw. die primärseitige Transformatorspannung erfaßt.

Die sinusförmige Kurve 10 zeigt die Netzwechselspannung, die zu einem beliebigen Zeitpunkt 11 ausgeschaltet wird, der insbesondere auch nicht mit dem Ende einer Halbwelle zusammenfallen kann. In der Fig. 1 bedeutet die Schraffur zwischen Abszisse und der Kurve 10, daß die Netzspannung von dem Spannungsnetzgerät 9 erfaßt wird und somit an der primärseitigen Wicklung des Transformators 1 anliegt.

Nach dem zufälligen Zeitpunkt 11 des Ausschaltens der Netzspannung wird der Transformator 1 vor dem Ende der positiven Halbwelle 14 der Netzspannung eingeschaltet, welche zu einem Zeitpunkt 13 beginnt.

Die Hysteresekurve 15 des Transformators 1, d. h. das Induktionsdichte-Feldstärke-Diagramm, weist einen Punkt 16 auf, der die von dem Ausschalten 11 herrührende Remanenz anzeigt. In dem in der Fig. 1 dargestellten Fall weist der Transformator 1 eine positive Remanenz 16 auf. Die Rampenschaltung 3 im Dimmer 2 schaltet in der eingeschalteten Halbwelle 14 einen kleinen Anschnittwinkel 17 auf den Transformator 1 durch. Der Anschnittwinkel 17 ist vor dem Übergang der positiven Halbwelle 14 in die negative Halbwelle 18 angeordnet. Dadurch wird die Ramanenz 16 des Transformator 1 weiter in die positive Sättigung 19 verschoben, so daß ein kleiner Einschaltspitzenstrom 20 auftritt. Durch den in der negativen Halbwelle 18 auftretenden und gegenüber dem Anschnittwinkel 17 etwas größeren Anschnittwinkel 21 wird die Remanenz an den Punkt 22 der Hysteresekurve 15 zurückverschoben. Der im Winkelwert in der nächsten positiven Halbwelle 14′ weiter ansteigende und damit in seiner Summe unsymmetrische Anschnittwinkel 23 treibt den Transformator 1 in der nächsten positiven Halbwelle 14′ in die Sättigung der Remanenz 24, so daß ein großer Inrush oder Einschaltspitzenstrom 25 auftritt. Nach zwei weiteren Halbwellen 18′ und 14′′ ist wiederum ein Überschuß an positivem Phasenanschnittwinkel aus der Summe der Winkel 21′ und 23′ vorhanden, so daß ein noch größerer Inrush 25′ auftritt, der die Sicherung 7 des Transformators zerstört. Dieses Ansprechen der Sicherung tritt bei einem Transformator 1 mit oder ohne angeschaltete Last auf.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Vermeidung von Einschaltspitzen 25 beim Einschalten eines Stromversorgungsgerätes mit einem festen, vorgegebenen Anschnittwinkel, z. B. beim Aufdimmen eines Niedervolt-Halogen- Beleuchtungssystems, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Netzspannung 6 speist ein Netzteil 31, welches die positive Betriebsspannung 32 und die negative Betriebsspannung 33 für die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung bereitstellt. Ein Steckkontakt 27 ist mit Schaltungsmasse 34 verbunden, während der andere Steckkontakt 28 über einen Netzschalter 35 an die Primärwicklung 36 des Transformators 1 führt, an der sekundärseitig eine Last 37 angeschaltet ist.

Der zweite primärseitige Steckkontakt des Transformators 1 ist über einen Wechselstromschalter 38 in Gestalt eines Triacs, an dessen Stelle auch zwei Thyristoren eingesetzt werden können, und ein Meßshunt 39, der z. B. einen Wert von 0,1 Ohm aufweist, an Schaltungsmasse 34 gelegt. Die vom Netzteil 31 erzeugte positive Versorgungsspannung 32 lädt über den Widerstand 40 einen Kondensator 41 gegen die Schaltungsmasse 34 auf.

Somit liegt für die Aufladezeit des Kondensators 41 ein Pegel Null-Signal auf der Leitung 42 an, welches durch einen Inverter 43 in ein Netz-Ein-Signal 44 umgewandelt wird. Das Netz-Ein-Signal 44 liegt an einem Setzeingang 45 eines Verzögerungsgliedes 46 an, dessen invertierender Ausgang 47 einen Sollwertschalter 48 beaufschlagt. Das Verzögerungsglied 46 ist z. B. auf eine Verzögerungszeit von 2 Sekunden voreingestellt, so daß während der ersten zwei Sekunden nach dem Einschalten der Netzspannung der Dimm-Sollwertschalter 48 offen bleibt. Gleichzeitig beaufschlagt das Netz-Ein-Signal 44 den Rücksetzeingang 49 eines weiteren Verzögerungsgliedes 50.

Das Netz-Ein-Signal 44 wird durch einen Inverter 52 invertiert, so daß ein Pegel Null-Signal für die ersten zehntel Sekunden nach dem Netzeinschalten über eine Leitung 53 an einem Eingang eines UND-Gatters 54 anliegt. Somit ist das Triac 38, welches mit dem Ausgang des UND-Gatters 54 über eine Steuerleitung 55 verbunden ist, in den ersten zehntel Sekunden nach dem Einschalten des Netzteils nicht zündbar.

Das Netz-Ein-Signal 44 beaufschlagt weiterhin einen Setzschalter 61, der mit seinem einen Schaltkontakt mit der positiven Versorgungsspannung 32 verbunden ist. Der andere Kontakt ist über einen Ladewiderstand 62 und einen Kondensator 63 mit Schaltungsmasse 34 verbunden. Der sich für eine Zeit von z. B. 0,1 Sekunden Netz-Ein-Signal schließende Setzschalter 61 lädt über den Ladewiderstand 62 den Kondensator 63 auf, der sich danach wieder über den Entladungswiderstand 64 entlädt. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes 63, 64 beträgt z. B. 2 Sekunden. Somit liegt kurz nach dem Einschalten des Netzteiles 31 eine positive Spannung an einem Analogkomparator 65 über die Leitung 66 an.

Der andere Eingang des Analogkomparators 65 ist mit dem Ausgang eines Sägezahngenerators 67 verbunden, der über zwei Netznulldurchgangserkennungsschaltkreise 68 und 69 gestartet wird.

Der positive Netznulldurchgangserkennungsschaltkreis 68 liefert einen Nadelimpuls 71 bei positiven Nulldurchgängen der Netzspannung und der negative Netznulldurch­ gangserkennungsschaltkreis 69 erzeugt Nadelimpulse 72 bei negativen Durchgängen der Netzwechselspannung 10. Die Nadelimpulse 71 und 72 liegen an einem ODER-Gatter 73 an, so daß auf der Leitung 74 Nadelimpulse bei jedem Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10 an dem Steuereingang des Sägezahngenerators 67 auftreten.

Der zeitliche Verlauf der Netzwechselspannung 10 ist auf der Abszisse 80 über mehrere Perioden aufgetragen. Die Nadelimpulse 71 und 72 liegen um die Nulldurchgänge der Netzwechselspannung 10. Das Ausgangssignal 81 des Sägezahngenerators weist eine positive Steigung auf, die vom Spannungswert null Volt beim Start der Rampe bis zu einer vorgegebenen Maximalspannung 82 verläuft, bei welcher sie durch den nächsten Nulldurchgang der Netzwechselspannung 10 wieder zurückgesetzt wird. Das auf der Leitung 66 anliegende Kondensatorspannungssignal fällt über mehrere Perioden leicht ab, wobei es in der Spannung ca. ein Drittel des Anfangswertes nach ungefähr zwei Sekunden oder 100 Netzwechselspannungsperioden erreicht.

Im Analogkomparator 65 wird die Spannung des Kondensators 66 mit der jeweiligen Spannung der Rampe 81 des Sägezahngenerators 67 verglichen und, falls die Spannung des Sägezahngenerators 67 größer ist, ein Pegel Eins-Signal 83 ausgegeben, welches mit dem invertierten Netz-Ein-Signal auf der Leitung 53 im UND-Gatter 54 nach der Einschaltverzögerung zu einem Zündsignal auf der Leitung 55 für das Triac 38 führt, so daß ein stetig wachsender Anschnitt 84, 85 und 86 vor jedem Nulldurchgang der Netzwechselspannung entsteht.

Nachdem die Spannung 10 im Nulldurchgang der Netzwechselspannung auf Null abgefallen ist, sperrt das Triac 38 bis zum nächsten Zündsignal 55. Dadurch, daß sich der Kondensator 66 über den Entladungswiderstand 64 entlädt, sinkt die Spannung in ihrem zeitlichen Verlauf ab und der Anschnittwinkel 84, 85 und 86 vergrößert sich. Dadurch ergibt sich nach einer ungeraden Anzahl von Nulldurchgängen, d. h. nach einem Abschnitt 84, 86 oder im zeitlichen Abstand jeweils einer weiteren Vollwelle ein kleiner Inrush oder Einschaltspitzenstrom 20 gemäß Fig. 1 bzw. 107 gemäß Fig. 2, der durch eine Spannungsmessung über dem Meßshunt 39 in dem positiven Stromwandler 87 bzw. in dem negativen Stromwandler 88 erkennbar ist.

Die Ausgänge der Stromwandler 87 und 88 sind über jeweils einen Widerstand 89 an einen virtuellen Nullpunkt 90 angeschlossen, der über einen Offset-Widerstand 91 an die negative Betriebsspannung 33 angeschlossen ist. Dadurch erhält ein an den virtuellen Nullpunkt 90 angeschlossener Analogkomparator 92 nur dann ein positives Signal, wenn der positive Stromwandler bzw. der negative Stromwandler ein genügend großes Signal abgeben. Dies hängt von dem vorherbestimmten Verhältnis der Widerstände 89 zu dem Widerstand 91 ab. Vorzugsweise überschreitet das den Anlagekomparator 92 beaufschlagende Signal den Pegel Null bei dem 1,5fachen des Nennstromes 26 im Primärkreis des Transformators 1.

Dieser Fall ist durch den in der Fig. 2 dargestellten kleinen Einschaltspitzenstrom 107 gegeben, so daß in diesem Falle ein Pegel Eins-Signal 93 an das Verzögerungsglied 50 weitergeleitet wird, das nach dem zwischenzeitlichen Aufladen des Kondensators 41 und dem resultierenden Pegel Null-Signal am Eingang 49 setzbar ist. Daraufhin versetzt das Verzögerungsglied 50 den Setzschalter 96 in einen leitenden Zustand für ca. eine Zehntel Sekunde, solange das Zeitglied 50 läuft.

Der Remanenz-Setzschalter 96 ist mit seinem einen Kontakt an ein Potentiometer 97, 98 angeschlossen, das zwischen der positiven Betriebsspannung 32 und der Schaltungsmasse 34 angeordnet ist. Dieses niederohmige Potentiometer 97, dessen Ausgangsspannungswert fest voreingestellt ist, setzt die Spannung des Kondensators 63, der an dem anderen Kontakt des Remanenz-Setzschalters 96 angeschlossen ist, auf eine vorbestimmte Spannung, die im Spannungsverlauf des Kondensators 66 durch den Kurvenabschnitt 97 gekennzeichnet ist. Für dieses Entladen des Kondensators ist üblicherweise eine Verzögerungszeit von 0,001 Sekunden ausreichend.

Bei der nächsten Rampe 81′ des Sägezahngenerators 67 wird somit ein großer Anschnittwinkel 198 erzeugt, der in der in der Fig. 2 gezeichneten Darstellung ca. 135° umfaßt. Der Anschnittwinkel 198 liegt immer im Winkelbereich zwischen 90 und 180 Grad, wobei der letztere Wert einer vollen negativen Halbwelle entspricht. Durch diesen durch den Spannungswert des Potentiometers 97, 98 vorherbestimmten Anschnittwinkel wird die Remanenz des Transformators 1 in der Hysteresekurve 15 definiert gesetzt, so daß im Anschluß daran der Sollwertschalter 48 zum Dimmbetrieb geöffnet werden kann. Das kann sofort geschehen, wird aber vorteilhafterweise nach dem Ablauf des Verzögerungsgliedes 50 nach 0,1 Sekunden getan.

Der Sollwertschalter 48 ist über einen Widerstand 98′′ in Reihe mit dem Kondensator 63 verbunden und umfaßt ein vom Bediener einstellbares Potentiometer 99, mit dessen Hilfe die Spannung des Kondensators 63 zwischen der positiven Versorgungsspannung 32 und der Schaltungsmasse 34 einstellbar ist, so daß sich ein vom Bediener festgelegter Plateaubereich 100 in der Spannung des Kondensators 63 ergibt, so daß in der folgenden Halbwellen immer der gleiche vorbestimmte und symmetrische Anschnittwinkel 110 verwendet wird, der zu dem gewünschten gedimmten Zustand des Transformators 1 und der an diesem angeschlossenen Last führt. Durch die Verwendung des Widerstandes 98′′ kann sich der neue Dimmsollwert langsam einstellen und dabei kein neuer Inrush bilden.

In der Fig. 2 ist zur besseren Darstellung der die Remanenz setzenden Vorgänge eine Hysteresekurve 15 dargestellt, in die die Remanenzpunkte 105, 106, 107 und 108 eingezeichnet sind, die der Remanenz des Transformators 1 zu entsprechenden Nulldurchgängen 105, 106, 107 und 108 der Netzwechselspannung 6 zugeordnet sind. Ausgehend von einer positiven Remanenz 105 im ersten Anschnitt 84 wird die Remanenz durch den entgegengesetzt gerichteten Anschnitt 85 zum Hysteresepunkt 106 verschoben, um dann durch den positiven, den negativen Anschnittwinkel überwiegenden Winkel 86 in die Sättigung 107 verschoben zu werden, wodurch sich ein kleiner, die Schaltung nicht gefährdender Einschaltspitzenstrom 107 ergibt. Der Einschaltspitzenstrom 107 erzeugt durch die Komparatorschaltung 92 einen vorbestimmten Anschnittwinkel 198, der die Remanenz in einen definierten vorbestimmten Punkt 108 setzt, so daß anschließend der durch das Drehknopf-Potentiometer 99 vorbestimmte Dimmzustand 100 einstellbar ist.

Diese an einem Einphasennetztransformator vorgestellte Schaltung kann auf ein mehrphasiges induktivitätsbehaftetes Stromversorgungsgerät erweitert werden, wobei in den weiteren Zweigen S, R und T jeweils in den durchgehenden Leitungen weitere Wechselstromschalter 38 vorgesehen sind, die vorzugsweise über potentialtrennende Optokoppler angesteuert werden.

Die Fig. 3 zeigt Signalverläufe beim Einschalten des Transformators 1 mit einem Dimmer 2. Die Netzspannung 10 ist zu einem Zeitpunkt 11 abgeschaltet worden, als sie sich in einer positiven Halbwelle 14 befand. Damit ist die Remanenz 16 positiv gesetzt und durch die Anschnitte 17, 21 und 23 in die Sättigung verschoben, so daß die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung auf den kleinen Einschaltspitzenstrom 20 reagiert und einen einmaligen großen negativen Anschnittwinkel 198 erzeugt, um die Remanenz definiert zu setzen, da der Strom das 1,5fache des Nennstroms überschritten hat. Anstelle dieser durch den Komparator 89, 91 und 92 voreingestellte Schwelle des 1,5fachen des Nennstroms kann z. B. auch das 5fache des Nennstromes als Auslöseschwelle verwendet werden.

Beim Ausschalten der Netzspannung zu einem Zeitpunkt 11′ zu Beginn einer positiven Halbwelle 14′ weist die Remanenz dagegen einen negativen Wert auf, der sich durch die Anschnitte 17, 21 und 23 symmetrisiert, so daß der Sollanschnittwinkel 110 ohne das Auftreten eines Einschaltspitzenstroms 25 beim primärseitigen Strom 26 erreicht wird.

Die bipolaren und größer werdenden Anschnitte weisen bis zur Erreichung der symmetrischen Soll-Anschnittwinkel 110 eine Asymmetrie auf. Wenn die Polarität des ersten Anschnittes der Remanenzpolarität entgegengesetzt ist, erfaßt der Komparator 92 keine Ströme, die über den Nennstrom 26 der Schaltung der Fig. 2 hinausgehen, so daß der Soll-Anschnittwinkel 110 nach einer gewissen Anzahl von im Winkelwert aufsteigenden, gleichgepolten Anschnitten erreicht wird. Nach dem Ablauf der Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 46 wird der Sollwertschalter 48 eingeschaltet.

Ist jedoch die Polarität der durch den Zeitpunkt des Ausschaltens 11 gegebenen Remanenz und des ersten Anschnittes 17 gleich, so integrieren sich die Einschaltströme auf, so daß nach einer durch die Eigenschaften des Transformators 1 gegebenen Anzahl von Anschnitten der Primärkreisstrom 26 über den vorbestimmten Wert des Nennstromes hinausgeht und dieser Einschaltspitzenstrom 25 von z. B. des 1,5fachen des Nennstromes 26 zu einem einmaligen, remanenzsetzenden Anschnitt mit einem großen Winkel 198 führt. Dieser Anschnittwinkel 198 ist größer als 90° und kann auch die ganze Halbwelle, also 180°, umfassen. Dieser durch das Potentiometer 97 und 98 voreingestellte Anschnittwinkel 198 ist für den verwendeten Transformator 1 typisch.

Natürlich kann die Schaltung der Fig. 2 auch in einer entsprechend anders gepolten Weise aufgebaut werden, so daß der erste Anschnittwinkel 17 vor einem positiven Nulldurchgang einer negativen Halbwelle auftritt und ein dementsprechend anders gepolter Einschaltspitzenstrom 25 zum Ansprechen des Komparators zur Erzeugung der remanenzsetzenden Halbwelle führt. Diese Halbwelle mit dem Anschnittwinkel 198 ist dann entsprechend in einer positiven Halbwelle 14 angeschaltet.

Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Wechselstrom-Einschaltbegrenzung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das eine Unterstrom- und Überstromschutzschaltung umfaßt. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden wird auf die Unterschiede zu der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung eingegangen.

Das Netzteil 31 stellt die positive Betriebsspannung 32 gegenüber Masse 34 zur Stromversorgung der in der Schaltung eingesetzten elektronischen Komponenten bereit und beaufschlagt den Sägezahngenerator 67 mit der negativen Betriebsspannung 33. Ein schnelles Netz-Aus-Signal beaufschlagt den Transistor 270, der den Kondensator 41 schnellentlädt, damit immer ein neues Netz-Ein-Signal erzeugt werden kann, auch wenn kurz hintereinander aus- und eingeschaltet wird. Der negative Netznulldurch­ gangserkennungsschaltkreis 69 weist einen Symmetrierschaltkreis 271 zum Nullabgleich auf.

Das UND-Gatter 54 ist durch ein invertierendes UND-Gatter 254 ersetzt, das den Triac 38 über einen Optokoppler 201 ansteuert, der eine gegen die positiver Versorgungsspannung 32 geschaltete LED 202 aufweist. Die Steuerelektrode 255 des Triacs 38 über einen Widerstand 203′ mit dem Optokoppler 201 verbunden, dessen anderer Steckkontakt elektrisch an den Transformator 1 angeschlossen ist.

Der analoge Komparator 92 verfügt über zwei Eingänge 203 und 204. Der Eingang 203 wird wie in der Schaltung gemäß der Fig. 2 von den Ausgangssignalen der Stromwandler 87 und 88 beaufschlagt, während der Eingang 204 mit einem voreinstellbaren Potentiometer 205 verbunden ist, mit dem eine Spannung zwischen der positiven Betriebsspannung 32 und Schaltungsmasse 34 abgreifbar ist. Durch das Potentiometer 205 wird die Spannungsschwelle eingestellt, ab der der Analogkomparator 92 ein durch die Stromwandler 87 bzw. 88 erzeugtes Spannungssignal als zu hoch und damit als Überstromsignal ausgibt. Die mit dem Potentiometer eingestellte Schwellspannung entspricht z. B. einem 1,5- bis 7fachen des Nennstromes.

Der Ausgang des positiven Stromwandlers 87 ist über einen Spannungsteiler 210 mit Eingängen von Über/Unterstromkomparatoren 211 und 212 verbunden, deren zweite Eingänge über ein Potentiometer 213 parallel zu dem Meßshunt 39 und der Primärwicklung des Transformators 1 angeordnet sind. In Reihe mit dem Potentiometer 213 ist ein Widerstand 214 und eine Diode 215 geschaltet. Eine Kapazität 218 ist parallel zu dem Potentiometer 213 angeordnet. Diese Sollstromerkennungsschaltung 216 verfügt an ihrem zu den Komparatoren 211 und 212 führenden Ausgang 217 über ein Sollstromsignal, das in den Komparatoren 211, 212 mit dem über den Spannungsteiler 210 angepaßten Iststromsignal verglichen wird. Damit funktioniert die Über- bzw. Unterstromerkennung auch bei angeschnittenen Halbwellen.

Der Überstromkomparator 211 gibt beim Auftritt eines Überstromes ein Lastfehlersignal 221 aus, das ein ODER-Gatter 222 und über dies den Setzeingang eines Flip-Flops 223 beaufschlagt. Das Flip-Flop 223 gibt über seinen Ausgang 224 ein Überstromlastfehlersignal aus, das z. B. über eine Leuchtdioden-Widerstandskombination 225, 226 gegenüber Masse 34 anzeigbar ist.

Der Analogkomparator für Unterstrom 212 erkennt ein Unterstromsignal, das z. B. dann vorliegen kann, wenn Lampenverbindungen eines Niedervoltbeleuchtungssystems die stromführenden Drähte schlecht kontaktieren. Der dann entstehende zusätzliche Widerstand senkt den Iststrom ab. Die Gefährlichkeit eines solchen Unterstroms liegt in der Brandgefahr an den sich aufheizenden schlechtkontaktierenden Verbindungsstellen.

Das bei einem Über- bzw. Unterstrom an dem invertierenden Ausgang 225 des Flip-Flops 223 anliegende Signal beaufschlagt das den Triac 38 schaltende invertierende UND-Gatter 254, so daß bei einem Lastfehler sowohl bei Überstrom als auch bei Unterstrom der Dimmer abgeschaltet wird.

Der bei einer bevorzugten Ausgestaltung eingesetzte Schalter 230 gestattet beim Auftreten eines Unterstrom eine vorbestimmte Wahl zwischen einem automatischen Abdimmen und dem oben beschriebenen Ausschalten. Ist der Schalter, entgegen der Darstellung in der Fig. 4, auf die Leitung 232 geschaltet, die das ODER-Glied 222 beaufschlagt, so wird ein Unterstrom-Lastfehlersignal 225 den Dimmer abschalten. In dem in der Fig. 4 dargestellten Fall beaufschlagt das Ausgangssignal des Analogkomparators für Unterstrom 212 ein Unterstromerkennungs-Flip-Flop 235, dessen Ausgang mit einer weiteren Widerstands- Leuchtdiodenkombination 225, 226 einen Unterstrom optisch anzeigt und weiterhin durch das Pegel-Eins-Signal auf der Leitung 236 den Teillastschalter 237 schließt, durch den ein voreinstellbares Potentiometer 273 den Dimmer auf einen kleineren Helligkeitswert herunterregelt, indem die Spannung des Kondensators 63 auf einem großen Spannungswert festgehalten wird. In Reihe mit dem Schalter 237 ist ein Widerstand 274 von z. B. 100 Kiloohm angeordnet, damit die Änderung des Anschnittes langsam vollzogen wird.

Dann ist das vom Analogkomparator 65 erzeugte Pegel Eins- Signal vor dem Nulldurchgang der Halbwellen der Netzspannung 10 kurz und damit der regelmäßige Anschnittwinkel klein, der die Stromflußdauer und damit die Helligkeit z. B. einer Halogenleuchte bestimmt. Damit ist es möglich, z. B. bei Gewerberäumen, trotz einem Unterlastfehler eine ungefährliche Notbeleuchtung durch einen kleinen Anschnittwinkel aufrechtzuerhalten.

Gleichzeitig ist der invertierte Ausgang 240 des Unter­ stromerkennungs-Flip-Flops 235 mit einem UND-Gatter 241 verbunden, das hinter dem Ausgang 47 des Monoflops 46 angeordnet ist, so daß der Sollwertschalter 48 offen­ gehalten wird, also im Falle eines Unterstromes sperrend ist, damit dann vom Potentiometer 273 der Teil-Anschnitt bestimmt wird. Die Reseteingänge der Flip-Flops 223 und 235 sind mit dem Ausgang des Monoflops 46 verbunden, so daß sie durch das am Eingang 45 des Monoflops 46 anliegende Netzsignal zurückgesetzt werden.

Der Meßshunt 39 kann z. B. einen Widerstand von 0,1 Ohm aufweisen. Der in Reihe mit dem Sollwertschalter 48 vorgesehene Widerstand kann einen Wert von z. B. 220 Kiloohm haben und das vom Bediener einstellbare Potentiometer 99 einen maximal einstellbaren Widerstandswert von 20 Kiloohm. Das Anschnittwinkeleinstellpotentiometer 97 weist ebenfalls einen maximalen Widerstand von 20 Kiloohm auf. Der Ladewiderstand 62 verfügt über einen Widerstand von 10 Kiloohm und der Entladewiderstand 64 über einen Widerstandswert von einem Megaohm.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Wechselstrom-Einschaltbegrenzung eines mit einem Wechselstromschalter (38) in Reihe geschalteten induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät (1) mit einer Phasenanschnittschaltung (48, 54, 63, 64, 65, 67), durch die die Verbindung des induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerätes (1) mit der Netzwechselspannung (10) ab dem Einschaltmoment (17) mit von Null Grad ansteigendem Phasenanschnittwinkel (17, 21, 23, 84, 85, 86, 110) bis zum vorbestimmten Phasenanschnittwinkel (110) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Reihe mit dem induktivitätsbehafteten Stromversorgungsgerät (1) geschaltete Komparatorschaltung (39, 50, 87, 88, 92) vorgesehen ist, deren Ausgang (93) mit der Phasenanschnittschaltung (48, 63, 64, 96) verbunden ist, daß die Phasenanschnittschaltung (48, 54, 63, 64, 65, 67) bei einer Beaufschlagung mit einem von der Komparatorschaltung (50, 87, 88, 92) erzeugten Primärkreis-Überstromsignal (97) die Steuerelektrode (55) des Wechselstromschalters (38) für mindestens eine Halbwelle mit einem Zündsignal mit einem vorbestimmten, Remanenz-setzenden Phasenanschnittwinkel (198) von mindestens 90 Grad und höchstens 180 Grad beaufschlagt und daß in der Phasenanschnittschaltung (48, 54, 63, 64, 67) in den den Remanenz-setzenden Halbwellen (97, 198) folgenden Halbwellen jeweils ein Zündsignal bei dem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel (100, 110) erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschnittschaltung (48, 54, 63, 64, 65, 67) eine im Ausgangsspannungswert zeitlich veränderliche Spannungsspeicherschaltung (63, 64) und einen Funktionsgenerator (67, 68, 69) aufweist, wobei der Spannungswert (66) der Spannungsspeicherschaltung (63, 64) mit einer zur Netzwechselspannung (10) periodisch sich verändernden Rampenspannung (81) des Funktionsgenerators (67, 68, 69) in einem Komparator (65) vergleichbar ist, und daß mit dem Komparator (65) bei Gleichheit der beiden Spannungssignale (66, 81) ein die Steuerelektrode (55) beaufschlagendes Zündsignal erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspeicherschaltung (63, 64) ein RC-Glied in Gestalt einer Kapazität (63) und einem parallel geschalteten Entladewiderstand (64) umfaßt, daß mit dem Sägezahngenerator (67) eine anwachsende Rampenspannung (81) erzeugbar ist und daß bei Gleichheit dieser Spannung (81) mit der kleiner werdenden Kondensatorspannung (66) das Zündsignal in dem Komparator (65) erzeugbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfangsspannungseinstellschaltkreis (61, 62) vorgesehen ist, mit der die Spannungsspeicherschaltung (63, 64) beim Einschalten des Stromversorgungsgerätes (1) auf einem vorbestimmten Spannungswert einstellbar (61) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dauerbetriebsschaltkreis (96, 97, 98) vorgesehen ist, mit dem der Spannungspegel der Spannungsspeicherschaltung (63, 64) nach einem Primärkreis-Überstromsignal (97) derart setzbar ist, daß das Zündsignal des vorbestimmten Phasenanschnittwinkels (198) im Komparator (65) erzeugbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßshunt (39) in Reihe mit dem Stromversorgungsgerät (1) geschaltet ist, daß der Spannungsabfall über dem Meßshunt (39) mit einer Komparatorschaltung (87, 88, 91, 92) erfaßbar ist, daß in der Komparatorschaltung (87, 88, 91, 92) der durch den Meßshunt (39) erfaßte Iststrom mit einem maximalen Sollstrom vergleichbar ist, bei dessen Überschreiten die Spannungsspeicherschaltung (63, 64) auf den Remanenz-setzenden Phasenanschnittwinkel (198) setzbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Überstromsignals (97) der maximale Sollstrom zwischen dem 1,5fachen bis zum 5fachen des Nennstroms einstellbar (91, 205) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Phasenanschnittschaltung (48, 54, 63, 64, 65, 67) ein Sollwertschaltkreis (48, 98′′, 99) vorgesehen ist, mit dem über ein Verzögerungsglied (50) in den der Remanenz-setzenden Halbwellen (97, 198) folgenden Halbwellen jeweils die Spannungsspeicherschaltung (63, 64) auf einen vorbestimmten (99) Spannungswert einstellbar ist, so daß ein Zündsignal bei dem vorbestimmten Phasenanschnittwinkel (100, 110) erzeugbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lastfehler­ erkennungsschaltkreis (211, 212) vorgesehen ist, der beim Überschreiten und/oder beim Unterschreiten eines Sollstrombereiches (216) den Stromwechselschalter (38) sicher öffnet.

10. Vorrichtung nach einem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Unterstromes ein Teillastschaltkreis den Spannungswert (66) der Spannungsspeicherschaltung (63, 64) derart einstellt, daß jeweils nur ein kleiner Anschnittwinkel je Halbwelle angeschaltet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromversorgungsgerät (1) ein Drehstromversorgungsgerät ist, und das für jeden oder mindestens zwei Zweige des Drehstromversorgungsgerätes jeweils ein Stromwechselschalter (38) zwischen dem Netz und dem Drehstromversorgungsgerät zwischengeschaltet ist.