DE69312731T2

DE69312731T2 - Ein verfahren zur steuerung von einem elektronischen schalter und ein elektronischer schalter

Info

Publication number: DE69312731T2
Application number: DE69312731T
Authority: DE
Inventors: Raimo Riuttala; Martti Sairanen
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Lexel Finland Espoo Fi Oy AB
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2013-12-01
Also published as: FI925458A0; NO952118D0; FI91115C; EP0671052A1; DK0671052T3; RU95113710A; EP0671052B1; ES2107791T3; NO306584B1; PL309188A1; ATE156299T1; RU2121183C1; FI91115B; WO1994013000A1; DE69312731D1; PL173131B1; NO952118L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (WO-A-8601334).
Ein elektronischer Schalter ist vorbekannt, der ein Relais und einen parallel angeordneten Halbleiterschalter einschließt. Diese Art von Schalter ermöglicht es, eine Last an ein elektrisches Netzwerk ohne Funken am Nullpunkt einer Wechselspannung anzuschließen und entsprechend die Last ohne Funken am Nullpunkt eines Wechselstromes abzutrennen. Wenn die Last mit einem elektrischen Netzwerk verbunden wird, wird dies durchgeführt, indem der Halbleiterschalter, wie z.B. ein Triac, am Nullpunkt einer Wechselspannung angeschaltet wird und darauffolgend nach einer Verzögerung der Schalter des Relais angeschaltet wird. Entsprechend, wenn die Last vom Netzwerk abgetrennt wird, wird das Relais zuerst ausgeschaltet und dann wird nach einer Verzögerung die Steuerung des Halbleiterschalters, wie z.B. eines Triacs, entfernt, wodurch der Halbleiterschalter die Last vom elektrischen Netzwerk abtrennt, vorzugsweise am Nullpunkt der Phase des Stromes.
Ein Nachteil des bekannten elektronischen Schalters und des Verfahrens zum Steuern desselben ist, daß mit der Zeit Kontaktpunkte des Schalters und des Relais verschmutzen und die Spannung über dem geschlossenen Schalter des Relais sich erhöht. Dies wird dadurch bewirkt, daß während des Momentes des Verbindens und/oder Abtrennens die über den Kontaktpunkten des Schalters des Relais anliegende Spannung nur ungefähr 2 Volt ist. Diese Spannung ist nicht ausreichend, um die Kontaktpunkte des Schalters des Relais zu säubern, wodurch sich die Spannung über dem geschlossenen Schalter erhöht. Die erhöhte Spannung bewirkt, daß der Halbleiterschalter, wie z.B. ein Triac, leitet, obwohl die Kontaktpunkte des Schalters des Relais geschlossen sind. Dieses wiederum führt zu einen Überhitzen und einem Zerstören des Halbleiterschalters, wie z.B. einem Triac.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen elektronischen Schalter bereitzustellen, mit dessen Hilfe das oben genannte Problem vermieden werden kann.
Elektronische Leistung wird von einem Wechselstromnetzwerk oder einer entsprechenden Wechselstromquelle mit Hilfe eines elektronischen Schalters zu der Last verbunden und entsprechend wird die elektrische Leistung abgetrennt. Der elektronische Schalter umfaßt ein elektromagnetisches Relais und einen steuerbaren bidirektionalen Halbleiterschalter, wie z.B. einen Triac, der parallel mit dem Schalter des Relais verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Relais und der Haibleiterschalter so gesteuert, daß, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, der Halbleiterschalter zuerst am Nullpunkt der Wechselspannung angeschaltet wird, worauffolgend nach einer Verzögerung der Schalter des Relais angeschaltet wird, und, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird, wird der Schalter des Relais ausgeschaltet und nachfolgend und nach einer Verzögerung wird der Halbleiterschalter am Nullpunkt des Wechselstromes ausgeschaltet. Gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren auch, den Halbleiterschalter auszuschalten, nachdem der Schalter des Relais angeschaltet wurde, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, und der Halbleiterschalter wird angeschaltet, bevor der Schalter des Relais ausgeschaltet wird, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird.
Der elektronische Schalter gemäß der Erfindung, um elektrische Leistung von einem Wechselstromnetzwerk oder einer entsprechenden Wechselstromquelle mit einer Last zu verbinden und um entsprechend elektrische Leistung abzutrennen, umfaßt ein elektromagnetisches Relais und einen steuerbaren, bidirektionalen Halbleiterschalter, wie z.B. einen Triac, der parallel mit dem Schalter des Relais verbunden ist, und eine Steuereinheit, um das Relais und den Halbleiterschalter zu steuern, so daß, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, der Halbleiterschalter erst beim Nulldurchgang des Wechselstromes angeschaltet wird, worauffolgend und nach einer Verzögerung der Schalter des Relais angeschaltet wird, und, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird, der Schalter des Relais ausgeschaltet wird, worauffolgend und nach einer Verzögerung der Halbleiterschalter beim Nulldurchgang des Wechselstromes ausgeschaltet wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt die Steuereinheit ebenfalls eine Vorrichtung, um den Halbleiterschalter auszuschalten, nachdem der Schalter des Relais angeschaltet wurde, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, und um den Halbleiterschalter anzuschalten, bevor der Schalter des Relais ausgeschaltet wird, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird.
Die Steuereinheit kann auf zahlreiche Weisen als Steuerlogik verwirklicht werden, die beispielsweise einen Mikroprozessor umfassen kann, oder eine einfache, nicht-intelligente Schaltung, die aus passenden Bestandteilen zusammengesetzt ist. Die Steuereinheit selbst wird durch einen einfachen An/Ausschalter gesteuert.
Ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters umfaßt einen optischen Schalter, der den Nullphasenwinkel angibt, um den Halbleiterschalter zu steuern. Vorteilhaft schließt diese Art von optischer Schalter im gleichen Bauteil einen Wechselspannungsphasenwinkelanzeiger und einen Schalter ein, der zusätzlich optisch gesteuert ist. Diese Art von Bauteil ermöglicht, daß die Anzahl von Komponenten im elektronischen Schalter vermindert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters umfaßt eine Zeitkonstantschaltung, vorteilhaft eine Widerstand- Kondensator (RC) -Schaltung, eine Bezugsspannungsquelle, um drei Bezugsspannungen zu bilden, und eine Vergleichseinheit, um die Steuerspannung, die über die Zeitkonstantschaltung kommt, mit den Bezugsspannungen zu vergleichen, und um das Ausschalten des Schalters des Relais und das An- und Ausschalten des Halbleiterschalters zur richtigen Zeit durchzuführen. Vorteilhaft wird als Steuerspannung eine Gleichspannung verwendet, wobei die Spannung mit dem Steueranschluß der Steuereinheit verbunden ist, wenn es erwünscht ist, daß die Last mit einem elektrischen Netzwerk mit Hilfe des elektronischen Schalters verbunden wird. Somit bewirkt die Zeitkonstantschaltung, daß die interne Steuerspannung während der bestimmenden Zeitkonstante der Schaltung nahezu auf das Naximalniveau der Steuerspannung erhöht wird und die Pegel der Bezugsspannungen übersteigt.
Wenn die interne Steuerspannung die vorbestimmten Bezugsspannungsniveaus übersteigt, wird der Halbleiterschalter zuerst angeschaltet, wonach der Schalter des Relais ausgeschaltet wird und zuletzt der Halbleiterschalter ausgeschaltet wird. Entsprechend bewirkt ein Abtrennen der Steuerspannung eine umgekehrte Reihenfolge.
In einem Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters umfaßt die Vergleichseinheit 3 Spannungsvergleicher, wobei der erste und dritte verwendet werden, um den Halbleiterschalter zu steuern, und der zweite verwendet wird, das Relais zu steuern.
In einem Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters umfaßt der erste Spannungsvergleicher einen Feldeffekttransistor, dessen Schwellwertspannung als die erste Referenzspannung verwendet wird, mit der die Steuerspannung, die von der Zeitkonstantschaltung kommt, verglichen wird, um den Halbleiterschalter anzuschalten, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, und um den Halbleiterschalter auszuschalten, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird, ist der dritte Spannungsvergleicher vor dem Feldeffekttransistor und in Serie damit verbunden, um den Halbleiterschalter auszuschalten, nachdem die Last über den Schalter des Relais mit der Leistungsquelle verbunden worden ist, und um den Halbleiterschalter anzuschalten, bevor der Schalter des Relais und die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird. Somit wird der erste Spannungsvergleicher verwendet, um den Halbleiterschalter anzuschalten, während der nächste, dritte Spannungsvergleicher verwendet wird, um entsprechend den Halbleiterschalter wieder auszuschalten, nachdem das Relais angeschaltet wurde und die Last über den Schalter des Relais mit dem elektrischen Netzwerk verbunden worden ist.
In einem Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters umfaßt die Bezugsspannungsquelle eine Widerstandskette, um die erste und dritte Bezugsspannung aus einer vorbestimmten Gleichspannung zu bilden. Dies ist eine einfache und effiziente Weise, die Anzahl von erwünschten Bezugsspannungen zu erzeugen.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sie den Relaisschalter ersetzen kann und dadurch die durch die Verwendung des Relais entstandenen Nachteile vermeiden kann. Weiter ist es ein Vorteil der Erfindung, daß der elektronische Schalter einen steuerbaren, bidirektionalen Halbleiterschalter umfaßt, wie z.B. einen Triac, der parallel mit dem Schalter des Relais verbunden ist, wobei der Halbleiterschalter nur während Veränderungen angeschaltet gehalten wird, d.h. wenn der Schalter an- und ausgeschaltet wird. Dadurch wird der Haibleiterschalter, wie z.B. ein Triac, sich nicht überhitzen und das Selbstsäubern der Kontaktpunkte des Schalters des Relais wird auf eine vorbekannte Weise erzielt.
Im folgenden wird die Erfindung mit mehr Detail unter Bezug auf die folgenden Bilder beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein einfaches Blockdiagramm des elektronischen Schalters veranschaulicht;
Fig. 2 die Steuersignale des elektronischen Schalters aus
Fig. 1 und die Netzwerkspannung veranschaulicht, die über der Last anliegt;
Fig. 3 in Form eines Spaltendiagramms einen anderen elektronischen Schalter veranschaulicht;
Fig. 4 Spannungsniveaus und Veränderungen zu verschiedenen Punkten des elektronischen Schalters aus Fig. 3 veranschaulicht; und
Fig. 5 in Form eines Schaltdiagramms ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters veranschaulicht.
Der elektronische Schalter aus Fig. 1 umfaßt ein elektromagnetisches Relais mit einer Steuerspule 1a und einem Schalter 1b. Ein steuerbarer, bidirektionaler Halbleiterschalter 2, wie z.B. ein Triac, ist parallel mit dem Schalter 1b des Relais verbunden. Die Anschlüsse des elektronischen Schalters sind mit L1 und L2 markiert. Ein Anschluß ist mit dem elektrischen Netzwerk und der andere mit der Last (nicht gezeigt) verbunden. Die Steuereinheit 3 wird verwendet, um den elektronischen Schalter und insbesondere das Relais 1 und den Halbleiterschalter 2 zu steuern.
Der elektronische Schalter wird wie folgt gesteuert. Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Relais 1 des elektronischen Schalters und der elektronischen Schalter 2 werden mit Hilfe der Steuereinheit 3 gesteuert, so daß der Halbleiterschalter 2 erst durch ein Steuersignal To zu einem Punkt ta des Nulldurchgangs einer Phase des Netzwerkstromes angeschaltet wird. Zu diesem Punkt ist die Last mit dem Wechselstromnetzwerk verbunden. Nach einer Verzögerung, zum Punkt tc, wird der Steuerspule 1b des Relais das Steuersignal Ro zugeführt, wodurch der Schalter ib des Relais angeschaltet wird. Der Halbleiterschalter 2 wird zum Punkt tc ausgeschaltet, d.h. nachdem der Schalter 1b des Relais 1 angeschaltet wurde, indem die Zuführung des Steuersignals To unterbrochen wird. Somit fließt der Wechselstrom zu der Last zuerst über den leitenden Halbleiterschalter, jedoch nachdem das Relais angeschaltet wurde und der Halbleiterschalter ausgeschaltet wurde, und nachdem Punkt tb fließt der Strom nur über den Schalter 1b des Relais 1.
Wenn die Last vom Wechselstromnetzwerk abgetrennt wird, wird der Halbleiterschalter 2 zuerst angeschaltet, indem das Steuersignal To zum Punkt td zugeführt wird, worauffolgend, und nach einer Verzögerung das Steuersignal Ro zu einem Punkt te von der Steuerspule 1a des Relais 1 entfernt wird, wodurch der Schalter 1b des Relais ausgeschaltet wird. Danach, zum Zeitpunkt tf wird der Halbleiterschalter 2 zu einem Nulldurchgang der Phase des Netzwerkstromes ausgeschaltet, indem das Steuersignal To entfernt wird. Die Last wird gleichzeitig vom elektrischen Netzwerk abgetrennt. Der Netzwerkstrom zu der Last fließt dadurch zuerst über den Schalter 1b des Relais 1, dann über den Schalter des Relais und den Halbleiterschalter, und zuletzt nur über den Halbleiterschalter, bevor die Last vom elektrischen Netzwerk abgetrennt wird. Die Netzwerkspannung UL liegt über der Last von einem Zeitpunkt ta bis zu einem Zeitpunkt tf an.
Ein weiterer elektrischer Schalter gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 offenbart. Für diese Figur werden die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet, um die gleichen Teile zu bezeichnen. Der elektronische Schalter umfaßt auch ein elektromagnetisches Relais 1, mit einer Steuerspule 1a und einem Schalter 1b. Ein steuerbarer, bidirektionaler Halbleiterschalter 2, wie z.B. ein Triac, ist parallel mit dem Schalter 1b des Relais verbunden. Die Anschlüsse des elektronischen Schalters sind mit L1 und L2 markiert, wie zuvor in Fig. 1. Ein Anschluß ist mit dem elektrischen Netzwerk und der andere mit der Last (nicht gezeigt) verbunden. Die Steuereinheit 3 wird verwendet, um den elektronischen Schalter und insbesondere das Relais 1 und den Halbleiterschalter 2 zu steuern.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 umfaßt die Steuerschaltung 3 einen optischen Schalter 4, der den Nullphasenwinkel anzeigt, um den Halbleiterschalter 2 zu steuern. Der optische Schalter 4 umfaßt einen Lichtemitter 4a, wie z.B. eine LED, einen Lichtanzeiger 4b und einen Nullphasenwinkelanzeiger 4c. Die Steuereinheit 3 umfaßt weiter eine Zeitkonstantschaltung 5, wie z.B. eine RC- Schaltung, eine Bezugsspannungsquelle 6, um drei Bezugsspannungen Ul, U2, U3 zu bilden, und eine Vergleichseinheit 7, die drei Spannungsvergleicher 8, 9 und 10 umfaßt. Die drei Spannungsvergleicher 8, 9 und 10 der Vergleichseinheit 7 werden dazu verwendet, die Steuerspannung Um, die über die Zeitkonstantschaltung 5 kommt, mit den Referenzspannungen U1, U2 und U3 zu vergleichen. Der erste und zweite Spannungsvergleicher 8, 10 werden verwendet, um den Halbleiterschalter 2 über den optischen Schalter 4 zu steuern, und der zweite Spannungsvergleicher 9 wird verwendet, um das Relais 1, d.h. den Schalter 1b des Relais, über die Steuerspule 1a zu steuern.
In Fig. 3 arbeitet der elektronische Schalter gemäß der Erfindung wie folgt. Es wird auch Bezug auf Fig. 4 genommen. Die Steuerspannung Uo ist mit dem Steuereingang Um in der Steuereinheit 3 zu einem Zeitpunkt to verbunden. Die Steuerspannung Uo ist eine Gleichspannung eines passenden Pegels, klein im Verhältnis zu der Netzwerkspannung. In der Ausgabe der Zeitkonstantschaltung 5 bewirkt die Schaltung eine relativ langsame Erhöhung der internen Steuerspannung Uos. Einer der Eingänge von jedem der Spannungsvergleicher 8, 9 und 10 der Spannungsvergleichseinheit 7 wird die interne Steuerspannung Uos zugeführt, die in dem ersten Spannungsvergleicher 8 mit der Spannung U1 verglichen wird und in dem zweiten Spannungsvergleicher 9 mit der Spannung U2, die höher als U1 ist, und in dem dritten Spannungsvergleicher 10 mit der Spannung U3, die höher als U2 ist. Wenn die interne Steuerspannung Uos auf ein Niveau U1 zu einem Zeitpunkt t1 erhöht wird, wird die Ausgangsspannung Uol des Spannungsvergleichers 8 auf ein vorbestimmtes Niveau erhöht und es ergibt sich eine Steuerspannung an dem optischen Schalter 4. Der Lichtemitter 4a beginnt, optische Strahlung auszusenden, die durch seinen Lichtanzeiger 4b festgestellt wird. Der Nullphasenanzeiger 4c erfaßt die nächste Nullphase der Netzwerkspannung Uv zu einem Zeitpunkt t2 und verbindet dann eine passende Steuerung mit dem Eingang des Halbleiterschalters 2, wodurch der Halbleiterschalter angeschaltet wird. Somit beginnt ein Strom durch den Halbleiterschalter 2 zu fließen, und die Last wird mit dem elektrischen Netzwerk verbunden und die Netzwerkspannung Uk liegt über der Last an.
Die interne Steuerspannung Uos erhöht sich immer noch ständig und erreicht die Bezugsspannung U2 zum Zeitpunkt t3. Dadurch wird die Steuerspannung U02 an der Ausgabe des Spannungsvergleichers 9 erhalten und es wird ein Steuerstrom zu der Steuerspule 1a des Relais 1 geführt. Dies bewirkt, daß das Relais 1 anzieht und sein Schalter 1b sich schließt. Dadurch werden sowohl der Schalter 1b und der Halbleiterschalter 2 angeschaltet.
Die interne Steuerspannung Uos erhöht sich immer noch und erreicht die Referenzspannung U3 zum Zeitpunkt t4. Dadurch gibt der Spannungsvergleicher 10 die Steuerspannung U03 an den optischen Schalter 4 ab. Die Steuerspannung U03 kehrt die Steuerspannung Uol des optischen Schalters 4 um, wodurch der Lichtemitter des optischen Schalters 4 aufhört, optische Strahlung auszusenden und der Halbleiterschalter 2 empfängt kein Steuersignal mehr an seinem Steuereingang. Der Halbleiterschalter 2 wird zum Zeitpunkt t4 ausgeschaltet. Dadurch fließt der Strom zu der Last nur über den Schalter 1b des Relais 1.
Wenn die Last von dem Netzwerk abgetrennt wird, wird die Steuerspannung Uo, die zu der Steuereinheit 3 geführt wird, unterbrochen, und der Steueranschluß Um wird mit Masse verbunden. In Fig. 4 wird dies zu einem Zeitpunkt t5 bewirkt. Unmittelbar danach bewirkt die Zeitkonstantschaltung 5, daß die interne Steuerspannung Uos sich in Richtung auf Null abschwächt. Zu einem Zeitpunkt t6 fällt die Steuerspannung Uos unter die Bezugsspannung U3, was bewirkt, daß die Ausgangsspannung Uo3 des Spannungsvergleichers 10 abfällt und der optische Schalter 4 seine Steuerung Uol wiedererhält, was bewirkt, daß der Halbleiterschalter 2 zu einem Zeitpunkt t6 wieder angeschaltet wird. Die interne Steuerspannung Uos fällt weiter ab und zu einem Zeitpunkt t7 ist sie gleich der Bezugsspannung U2, was bewirkt. daß die Ausgangsspannung Uo2 des Spannungsvergleichers 9, d.h. die Steuerung des Relais, auf Null abfällt. Dies bewirkt, daß der Schalter 1b des Relais 1 sich öffnet. Die Last ist jedoch immer noch mit dem elektrischen Netzwerk über den Halbleiterschalter 2 verbunden.
Die interne Steuerspannung Uos vermindert sich weiter und erreicht die Bezugsspannung U1 zum Zeitpunkt T8. Die Spannung Uo1, die als die Ausgabe des Spannungsvergleichers 8 gedient hat, wird zurückgesetzt, was bewirkt, daß der Lichtemitter 4c des optischen Schalters 4 ausgeschaltet wird. Nichts desto weniger ist die Kombination des Nullpunkterfassers 4c und Halbleiterschalters 2 immer noch an und hört auf zu leiten zum nächsten Nullpunkt T9 des Laststromes Iv. Dadurch wird der Halbleiterschalter 2 ausgeschaltet, wodurch auch die Last vom elektrischen Netzwerk abgetrennt wird. Der elektronische Schalter ist in seinem Eingangszustand und bereit, wieder verbunden zu werden.
Fig. 5 offenbart ein Schaltdiagramm für einen elektronischen Schalter gemäß der Erfindung. In dieser Figur werden die gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 3 für die gleichen Teile verwendet. Die Zeitkonstantschaltung 5 wird durch einen Widerstand 5a und einen Kondensator 5b dargestellt. Der erste Spannungsvergleicher 8 umfaßt einen Feldeffekttransistor 11, dessen Schwellwertspannung Uh als die erste Referenzspannung U1 verwendet wird. Der dritte Spannungsvergleicher 10 wird in Serie mit dem Feldeffekttransistor 11 verbunden, an der Eingangsseite des Transistors. Die Bezugsspannungsquelle 6 umfaßt sowohl eine Gleichspannungsquelle, von der eine vorbestimmte Gleichspannung Uc erhalten wird, als auch eine Kette von Widerständen 12, 13, 14, um die zweite und dritte Bezugsspannung U2, U3 zu bilden.
Der elektronische Schalter von Fig. 5 arbeitet so, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 3 beschrieben wurde. Das folgende wird nichts desto weniger kurz mit Bezug auf Fig. 4 dargestellt. Wenn die Steuerspannung Uo mit dem Eingang der Steuereinheit 3 verbunden wird, beginnt der Kondensator 5b sich zu laden, und seine Spannung Uos beginnt sich zu erhöhen. Wenn die Spannung Uos des Kondensators sich so erhöht, daß sie die Schwellwertspannung Uh = U1 des Feldeffekttransistors 11 übersteigt, wird der Feldeffekttransistor 11 angeschaltet. Der optische Schalter 4 empfängt seine Steuerung und feuert, d.h. schaltet den Halbleiterschalter 2 zum Nulldurchgang der nächsten Phase der Netzwerkspannung an. Wenn sich die Spannung Uos des Kondensators 5b weiter auf das Niveau der Referenzspannung U2 erhöht, wird das Relais 1 angeschaltet. Wenn die Spannung Uos des Kondensators 5b sich auf das Niveau der Bezugsspannung U3 erhöht hat, wird die Steuerung des optischen Schalters 4 entfernt, und der Halbleiterschalter 2 wird ausgeschaltet, d.h. er wird abgetrennt. Die Last ist dann mit dem elektrischen Netzwerk über den Schalter ib des Relais 1 verbunden. Entsprechend, wenn die Spannung Uo mit Null verbunden ist, beginnt die Spannung Uos des Kondensators 5b sich zu vermindern, und die oben dargestellte Verbindungssequenz (cf. Fig. 4) wird in umgekehrter Reihenfolge wiederholt.
Die Erfindung ist nicht auf das oben genannte Ausführungsbeispiel beschränkt, viele Abwandlungen davon sind innerhalb des Erfindungsgedankens möglich, wie in den angefügten Ansprüchen definiert.

Claims

1. Ein elektronischer Schalter, um elektrische Leistung von einem Wechselstromnetzwerk mit einer Last zu verbinden und um entsprechend eine elektronische Last abzutrennen, umfassend ein elektromagnetisches Relais (1) und einen steuerbaren bidirektionalen Halbleiterschalter (2), wie zum Beispiel einen Tirac, der parallel mit dem Schalter (1b) eines Relais (1) verbunden ist, und eine Steuereinheit (3), um das Relais und den Halbleiterschalter zu steuern, so daß, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, der Halbleiterschalter erst bei einen Nullpunkt der Wechselspannung eingeschaltet wird, worauffolgend und nach einer Verzögerung der Schalter des Relais angeschaltet wird, und, wenn die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird, erst der Schalter des Relais abgeschaltet wird, worauffolgend und nach einer Verzögerung der Halbleiterschalter bei dem Nullpunkt der Wechselspannung abgeschaltet wird, und die Steuereinheit (3) auch eine Vorrichtung einschließt, um den Halbleiterschalter (2) auszuschalten, folgend auf ein Anschalten des Schalters (ib) des Relais (1), wenn die Last zu einer Leistungsquelle verbunden wird, und um den Halbleiterschalter (2) anzuschalten, bevor der Schalter (1b) des Relais (1) angeschaltet wird, wenn die Last von der Leistungsquelle getrennt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinheit (3) eine Zeitkonstantschaltung (5) einschließt, vorteilhafterweise eine Widerstand- Kondensator (RC) -Schaltung, eine Bezugsspannungsquelle (6), um drei Bezugsspannungen (U1, U2, U3) zu bilden und eine Vergleichseinheit (7) mit drei Spannungsvergleichern (8, 9, 10), um die Steuerspannung (Um), die über die Zeitkonstantschaltung (5) kommt, mit den Bezugsspannungen (U1, U2, U3) zu vergleichen, und um den Schalter (1b) des Relais (1) und den Halbleiterschalter (2) zur richtigen Zeit an- und auszuschalten, und wobei die drei Spannungsvergleicher (8, 9, 10) der Vergleichseinheit (7) so angeordnet sind, das der erste (8) und der dritte (10) der Vergleicher verwendet werden, um den Halbleiterschalter (2) zu steuern und der zweite Vergleicher (9) verwendet wird, das Relais (1) zu steuern.

2. Ein elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der erste Spannungsvergleicher (8) einen Feldeffekttransistor (11) umfaßt, dessen Schwellwertspannung (Uh) als die erste Bezugsspannung (U1) verwendet wird, mit der die Steuerspannung (Um) von der Zeitkonstantschaltung (5) verglichen wird, um den Halbleiterschalter (2) anzuschalten, wenn die Last mit einer Leistungsquelle verbunden wird, und um ihn auszuschalten, wenn die Last von der Leistungsquelle getrennt wird; und

- der dritte Spannungsvergleicher (10) vgr dem Feldeffektransistor (11) verbunden ist, in Serie damit, um den Halbleiterschalter (2) auszuschalten, nachdem die Last über den Schalter (1b) des Relais zu der Leistungsquelle verbunden wurde, und um den Halbleiterschalter (2) anzuschalten, bevor der Schalter (1b) des Relais und die Last von der Leistungsquelle abgetrennt wird.

3. Ein elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bezugsspannung (6) eine Widerstandskette (12, 13, 14) einschließt, um die zweite und dritte Bezugsspannung (U2, U3) aus einer vorbestimmten Gleichspannung (Uc) zu bilden.

4. Ein elektronischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinheit (3) einen optischen Schalter (4) einschließt, der den Nullphasenwinkel der Wechselspannung anzeigt, um den Halbleiterschalter (2) zu steuern.