DE4421756A1

DE4421756A1 - Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Leistungsumschaltung

Info

Publication number: DE4421756A1
Application number: DE19944421756
Authority: DE
Inventors: Manfred Schlegel
Original assignee: Magnetek May & Christe GmbH
Current assignee: Magnetek May & Christe GmbH
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Umschaltung der Leistung, die einem Leistungsverbraucher, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe zugeführt wird.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist bekannt aus DE 28 04 564 A1. Die Schaltungsanordnung umfaßt einen Umschalter mit zwei feststehenden Schaltkontakten und einem zwischen diesen beiden wechselnden Schaltkontakt. An den wechselnden Schaltkontakt ist eine Hochdruckentladungslampe als Leistungsverbraucher angeschlossen. Die beiden feststehenden Schaltkontakte sind mit zwei einzelnen Vorschaltimpedanzen oder einer angezapften Vorschaltimpedanz derart verbunden, daß durch die Stellung des wechselnden Schaltkontakts die Größe der Vorschaltimpedanz im Lampenstromkreis und damit die der Hochdruckentladungslampe zugeführte Leistung bestimmt werden kann. Um ein Verlöschen der Hochdruckentladungslampe beim Umschaltvorgang zu verhindern, sind ohm′sche Widerstände geeigneter Größe zu den Kontakten des Umschalters parallel geschaltet.

Durch die bekannte Schaltungsanordnung werden in gewissem Umfang beim Umschaltvorgang Spannungsspitzen bzw. Lampenstromunterbrechungen verhindert. Dies ist jedoch nicht unter allen Umständen gewährleistet, da die Auswahl des parallel geschalteten Widerstands nicht nur im Hinblick auf die angestrebte Funktion, sondern auch so zu erfolgen hat, daß die entstehende Verlustleistung in vertretbarem Rahmen bleibt. Die in Kauf genommene Verlustleistung führt jedoch stets zu sehr baugroßen Widerstandselementen, in denen eine nicht unerhebliche Verlustleistung umgesetzt wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit wenigen, kleinen Bauelementen eine optimale Anpassung an die Schaltungsaufgabe gewährleistet wird und gleichzeitig die Verlustleistung auf ein Minimum reduziert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Umschaltung der einem Leistungsverbraucher, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe zugeführten Leistung mit einer Schalteinrichtung, die zumindest einen feststehenden Schaltkontakt und einen wechselnden Schaltkontakt aufweist, bei der erfindungsgemäß ein Durchbruchelement vorgesehen ist, das in einen zum Strompfad der beiden Schaltkontakte parallelen Strompfad zwischen dem feststehenden Schaltkontakt und dem wechselnden Schaltkontakt der Schalteinrichtung angeordnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahmen auf die Zeichnungen genauer beschrieben, in denen zeigt:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 im Zusammenhang mit einer Hochdruckentladungslampe 2 und einem Vorschaltgerät 3 dargestellt, bei dem es sich um eine angezapfte Impedanz handelt. Die Anzapfung und ein Anschluß der Vorschaltimpedanz 3 sind jeweils mit einem der feststehenden Schaltkontakte 4 und 5 eines Umschaltrelais 6 verbunden. An dem wechselnden Schaltkontakt 7 des Umschaltrelais 6 ist die Hochdruckentladungslampe 2 angeschlossen.

Durch die Stellung des wechselnden Schaltkontakts 7 wird die Größe der im Lampenstromkreis vorhandenen Impedanz festgelegt. Entscheidend für die Funktion der Leistungsumschaltung ist jedoch die sogenannte Flugphase des wechselnden Schaltkontakts 7. Je nach Dauer der Flugphase kann es infolge der Stromunterbrechung im Lampenstromkreis zum Verlöschen der angeschlossenen Hochdruckentladungslampe 2 kommen. Die beim Umschalten entstehenden Spannungsspitzen führen überdies zur Verkürzung der Lampenlebensdauer. Erfindungsgemäß ist daher zwischen einem der feststehenden Schaltkontakte - in Fig. 1 Schaltkontakt 4 - und dem wechselnden Schaltkontakt 7 ein dazu paralleler Strompfad vorgesehen, in dem als Durchbruchelement ein SIDAC 8 in Serie zu einem Widerstandselement 9 angeordnet ist.

Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Durchbruchelement im Strompfad parallel zu dem einen feststehenden Schaltkontakt und dem wechselnden Schaltkontakt stellen sich folgende Betriebszustände ein.

In einer ersten Phase befindet sich der wechselnde Schaltkontakt 7 in der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung und verbindet die Hochdruckentladungslampe 2 mit der Anzapfung des Vorschaltgeräts 3. Diese Schaltstellung erlaubt das Starten der Hochdruckentladungslampe 2 unter Vollastbedingungen. Die Impedanz Z1 ist entsprechend den Betriebsparametern der Hochdruckentladungslampe 2 auszuwählen. Während dieser Anlaufphase ist die Reihenschaltung aus SIDAC 8 und Widerstandselement 9 kurzgeschlossen und damit ohne Wirkung.

In einer zweiten Phase befindet sich der wechselnde Schaltkontakt 7 in der Flugphase, so daß zwischen dem wechselnden Schaltkontakt 7 und den feststehenden Schaltkontakten 4 und 5 keine leitende Verbindung besteht. Beim Übergang von der ersten zur zweiten Phase fließt ein Strom durch die Impedanz Z1, so daß es je nach Phasenlage beim Abheben des wechselnden Schaltkontaktes 7 zu Spannungsspitzen kommen kann. Übersteigen die Spannungsspitzen die Durchbruchspannung des SIDAC 8, geht dieses Bauelement aufgrund seiner Charakteristik in einen leitenden Zustand über. Daher kann ein durch das Widerstandselement 9 begrenzter Strom durch den Lampenstromkreis fließen, wodurch die Ionisierung der Hochdruckentladungslampe 2 aufrecht erhalten und ein Verlöschen der Lampe verhindert wird. Der im Lampenstromkreis fließende Strom begrenzt somit die Spannungsspitzen über den Schaltkontakten im wesentlichen auf die Durchbruchspannung des SIDAC 8. Dabei entsteht Verlustleistung nur dann, wenn dies für die Funktion, d. h. zur Unterdrückung von Spannungsspitzen und zur Vermeidung von Stromunterbrechungen erforderlich ist.

In einer dritten Phase besteht eine leitende Verbindung zwischen dem wechselnden Schaltkontakt 7 und dem feststehenden Schaltkontakt 5. Dadurch sind beide Teilimpedanzen Z1 und Z2 des Vorschaltgeräts 3 in Reihe in den Lampenstromkreis geschaltet. Der Lampenstrom und damit die der Hochdruckentladungslampe 2 zugeführte Leistung ist aufgrund der erhöhten Impedanz reduziert. Über der Reihenschaltung aus SIDAC 8 und Widerstandselement 9 fällt die über der Teilimpedanz Z2 liegende Spannung ab. Da die Durchbruchspannung des SIDAC 8 größer ist als die über der Impedanz Z2 abfallende Spitzenspannung, fließt kein Strom durch die Serienschaltung, so daß keine Verlustleistung im Widerstandselement 9 entsteht.

Beim erneuten Umschalten laufen prinzipiell dieselben Vorgänge wie in der bereits beschriebenen, zweiten Phase ab. Es ist deshalb auch möglich, die in Fig. 1 gezeigte Beschaltung alternativ oder zusätzlich zu dem gezeigten Strompfad auch zwischen dem feststehenden Schaltkontakt 5 und dem wechselnden Schaltkontakt 7 vorzusehen.

Als Widerstandselement 9 kann ein Kaltleiter (PTC) verwendet werden. Dadurch wird erreicht, daß für den Fall einer Unterbrechung der Verbindung zwischen Vorschaltgerät 3 und feststehendem Schaltkontakt 5 der kontinuierlich über die Serienschaltung fließende Strom herabgesetzt wird. Ein linearer Widerstand müßte in diesem Fall für die damit verbundene Dauerbelastung ausgelegt werden.

Die Ansteuerung des Umschaltrelais 6 kann mit Hilfe einer elektronischen Ansteuerschaltung, beispielsweise einem Zeitgeber, erfolgen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Lampenstromkreis zwei Einzelimpedanzen Z1 und Z2 in Serienschaltung vorhanden. Der eine feststehende Schaltkontakt 4 des Umschaltrelais 6 ist an den miteinander verbundenen Anschlüssen der Einzelimpedanzen Z1 und Z2 angeschlossen. Der Lampenstromkreis führt über die Einzelimpedanz Z1 und die Einzelimpedanz Z2 zur Hochdruckentladungslampe 2. Mit Hilfe des Umschaltrelais 6, das hier nur als Schalter arbeitet, wird die Einzelimpedanz Z2 kurzgeschlossen, wenn sich der wechselnde Schaltkontakt in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet. Die Einzelimpedanz Z1 bestimmt den Strom im Lampenstromkreis. Nach Umschaltung des wechselnden Schaltkontakts bestimmt zusätzlich die Einzelimpedanz Z2 den Lampenstromkreis, der aufgrund der gestiegenen Impedanz reduziert ist. Die Funktion des zu den Schaltkontakten parallelen Strompfades entspricht der Funktion, die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Umschaltung der einem Leistungsverbraucher, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe zugeführten Leistung mit einer Schalteinrichtung, die zumindest einen feststehenden Schaltkontakt und einen wechselnden Schaltkontakt aufweist, gekennzeichnet durch ein Durchbruchelement (8), das in einen zum Strompfad der beiden Schaltkontakte parallelen Strompfad zwischen einem feststehenden Schaltkontakt (4) und dem wechselnden Schaltkontakt (7) der Schalteinrichtung (6) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandselement (9) zu dem Durchbruchelement (8) in Reihe geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (9) ein PTC ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchbruchelement ein SIDAC (8) ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Umschaltrelais (6) ist und das Durchbruchelement in einem Strompfad von einem ersten feststehenden Schaltkontakt (4) zu einem wechselnden Schaltkontakt (7) des Umschaltrelais (6) angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Durchbruchelement in einem Strompfad zwischen einem zweiten feststehenden Schaltkontakt (5) und dem wechselnden Schaltkontakt (7) des Umschaltrelais (6) parallel zum Strompfad der beiden Schaltkontakte angeordnet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine angezapfte Vorschaltimpedanz (3) einer Hochdruckentladungslampe.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zumindest zwei einzelne Vorschaltimpedanzen (Z1, Z2) einer Hochdruckentladungslampe.