DE2031439B2 - Circuit arrangement for current limitation in an alternating current switch that clocks depending on the control voltage - Google Patents
Circuit arrangement for current limitation in an alternating current switch that clocks depending on the control voltageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, zur Strombegrenzung bei einem regelspannungsabhängig taktenden, aus wenigstens einer Gegenparallelschaltung zweier Thyristoren pro Verbraucherstromkreis bestehenden Wechselstromschalter, bei dem das Taktverhältnis durch eine der Regelspannung überlagerte, vom Verbraucherstromkreis rüekgeführte Istgröße beeinflußt wird (unterlagerte Regelung) und bei dem die Thyristoren in Abhängigkeit von der Spannung eines Kondensators gesteuert sind, welche Spannung auch zur Strombegrenzung des mittels des Wechselstromschalters gesteuerten Wechselstroms beeinflußt wird.The invention relates to a circuit arrangement for limiting the current in a control voltage-dependent manner clocking, from at least one counter-parallel connection of two thyristors per consumer circuit existing AC switch, in which the pulse ratio is controlled by one of the control voltage superimposed actual value fed back by the consumer circuit is influenced (subordinate Control) and in which the thyristors are controlled depending on the voltage of a capacitor are which voltage is also used to limit the current of the controlled by means of the AC switch AC current is affected.
Ein solcher Wechselstromschalter wird bekanntlich so gesteuert, daß er abwechselnd jeweils eine odei mehrere ganze Wechselspannungsperioden lang geschlossen oder geöffnet ist. Während der Schließzeit werden die Thyristoren jeweils in den Nulldurchgängen der an den Verbraucher zu schaltenden Wechselspannung gezündet. Als das Taktverhältnis wird das Verhältnis der Schließungszeit zur Summe der Schließungs- und der Öffnungszeit der Taktperiode bezeichnet und als Taktfrequenz die Anzahl der Taktperioden pro Sekunde.Such an AC switch is known to be controlled so that it alternates one or the other is closed or open for several full alternating voltage periods. During the closing time the thyristors are each in the zero crossings of the AC voltage to be switched to the consumer ignited. The ratio of the closing time to the sum of the closing times is used as the clock ratio. and the opening time of the clock period and the clock frequency denotes the number of clock periods per second.
Durch die US-PS 3 458 726, Fig. 2, ist ein Leistungssteuerungsstromkreis mit einem Thyristor-Wechselstromschalter bekannt, bei dem das Taktverhältnis durch ein rechteckförmiges Steuersignal und nicht durch eine elektrische Größe, z. B. eine Regelspannung, beeinflußt wird.U.S. Patent 3,458,726, Fig. 2, discloses a power control circuit known with a thyristor AC switch, in which the clock ratio by a square-wave control signal and not by an electrical quantity, e.g. B. a control voltage is influenced.
Andererseits ist durch die US-PS 3 337 773, Fig. 5, ein Leistungssteuerungsstromkreis mit einer Gegenparallelschaltung zweier Thyristoren, die als Wechselstromstellglied betrieben werden, bekannt. Hiernach wird mit einer unterlagerten Stromregelung der Zündwinkel der Thyristoren in Abhängigkeit von einer Regelspannung der Ausgangsspannung eines Temperaturreglers verändert, so daß die an einem Verbraucher geschaltete Leistung entsprechend verändert wird und erforderlichenfalls der Verbraucherwechselstrom begrenzt werden kann. Der Zündwinkel der Thyristoren wird in Abhängigkeit von der Spannung eines Steuerkondensators, die selbst durch die Regelspannung beeinflußt wird, verändert. Des weiteren sind Anordnungen der eingangs genannten ArtOn the other hand, U.S. Patent 3,337,773, Fig. 5, discloses a power control circuit with an opposite parallel connection two thyristors, which are operated as an alternating current actuator, are known. After that the firing angle of the thyristors is dependent on with a subordinate current control a control voltage of the output voltage of a temperature controller changed, so that the on a Load switched power is changed accordingly and, if necessary, the load alternating current can be limited. The firing angle of the thyristors depends on the voltage a control capacitor, which is itself influenced by the control voltage, changed. Further are orders of the type mentioned at the beginning
«or Leistungssteuerung mit einem Thyrihtor-Wecbselgtromsobalter durch die FR-PS 1354318 bekannt , Jiteroach werden rait Hilfe eines Steuerkondensators die Thyristoren geschaltet, und es werden der Span- ~ nung des Steuerkondensators Synchronzundirapulse Verlagert. Das Taktverhältnis des jeweils nur eine Stromhalbperiode durchschaltenden Wechselstromschalters kann durch den Verbraucherstrom oder durch die Verbraucherspannung beeinflußt werden.«Or power control with a Thyrihtor Wecbselgtromsobalter known from FR-PS 1354318 , Jiteroach be rait with the help of a control capacitor the thyristors are switched, and the voltage of the control capacitor is synchronized with pulses Relocated. The duty cycle of the alternating current switch, which only switches through a current half cycle, can be determined by the consumer current or can be influenced by the consumer voltage.
Die Beeinflussung des Taktverhältnisses durch den to Strom hat den Vorteil, daß die durch Laständerungen und durch Schwankungen der Wechselspannung entstehenden Stromschwankungen mit ausgeregelt werden und die Thyristoren des Wechselstromschalters im intermittierenden Schaltbetrieb thermisch günstiger ausgenutzt werden können. Unter Berücksichtigung der hochstzulässigen Effektivwerte der an den Verbraucher geschalteten Wechselstromperioden, mit denen die Thyristoren bei kleinem Taktverhältnis und entsprechend geringer Aussteuerung belastet werden, ist der Anwendung dieses Verfahrens eine Grenze gesetzt. Außerdem wird schon bei normalem Taktverhältnis infolge des dem Wechselstromschalter zurückgeführten Strom-Istwertes je nach Höhe des Stromendwertes die Steuerkennlinie des Schalters ungünstig vt rändert. The influencing of the clock ratio by the to current has the advantage that the current fluctuations resulting from load changes and fluctuations in the AC voltage are also regulated and the thyristors of the AC switch can be used more thermally in intermittent switching operation. Taking into account the maximum permissible effective values of the alternating current periods connected to the consumer, with which the thyristors are loaded with a low pulse ratio and correspondingly low modulation, the use of this method is limited. In addition, even with a normal cycle ratio, the control characteristic of the switch is unfavorably changed due to the actual current value fed back to the AC switch, depending on the level of the final current value.
Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung der eingangs beschriebenen Art die Grenze, die einer unterlagerten Stromregelung bei kleinem Taktverhältnis gesetzt ist, sowie die auch bei normalem Taktvtrhältnis ungünstige Veränderung der Steuerkennlinie des Wechselstromschalters zu umgehen.It is the object of the invention, in a circuit arrangement for limiting the current The type described at the beginning, the limit that a subordinate current control with a small clock ratio is set, as well as the unfavorable change in the control characteristic even with a normal cycle ratio to bypass the AC switch.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einer mit dem Istwert der Verbraucherspannung unterlagerten, das Taktverhältnis beeinflussenden Spannungsregelung sowie in zwei Strombegrerizungsstufen, nämlich eine erste beim Überschreiten der Nennst* omstärke des Wechselstromkreises in die unterlagerte Spannungsregelung eingreifende und eine zweite beim Erreichen des abhängig von der gewählten Taktfrequenz kleinstmöglichen Taktverhältnisses und des für den intermittierenden Taktbetrieb der Thyristoren zulässigen Stromeffektivwertes eingreifende, den Strom durch Phasenanschnitt der Wechselspannungs-Zeitfläche bei diesem Wert begrenzende Strombegrenzungsstufe.According to the invention, this object is achieved in one with the actual value of the load voltage subordinate voltage regulation that influences the pulse ratio as well as two current limitation levels, namely a first when the nominal current strength of the AC circuit is exceeded in the subordinate voltage regulation intervening and a second when reaching the depending on the selected Clock frequency smallest possible clock ratio and that for the intermittent clock operation of the Thyristors permissible effective current value intervening, the current through phase control of the alternating voltage time area Current limiting level limiting at this value.
Bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung mit regelspannungsabhängig taktendem Wechselstromschalter ist es nunmehr möglich, die Leistungszufuhr auch für Verbraucherwiderstände mit einem großen Kalt-zu-Warm-Verhältnis nach dem Taktprnzip zu steuern und zu regeln. Bisher ist hierfür eine Regelung vorgeschlagen worden, bei der zwei beispielsweise auf ein Thyratron-Steilglied einwirkende Stellspannungen das Stellglied jeweils nur durch Spannungsanschnitt verstellen oder nur taktend schalten, wobei jedoch diese Regelung nicht zur Strombegrenzung verwendet wird (DT-OS 2018 830). In a circuit arrangement designed according to the invention with a control voltage-dependent alternating current switch, it is now possible to control and regulate the power supply for consumer resistors with a large cold-to-warm ratio according to the clock principle. So far, a regulation has been proposed for this, in which two actuating voltages acting, for example, on a thyratron steep element adjust the actuator only by voltage gating or only switch it in a clocked manner, but this regulation is not used to limit the current (DT-OS 2018 830).
Bei der unterlagerten Spannungsregelung erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Rückführung des Istwertes der Verbraucherspannung als pulsierende gleichgerichtete Spannung in der Weise, daß die Spannung eine; von der Regelspannung über «ine die Taktfrequenz bestimmende RC-Kombination geladenen und von dnt pulsierenden gleichgerichteten Spannung über einen ohmschen Widerstand ent- gegengesetzt geladenen Kondensators einen Schmitt-Trigger steuert, welchem in bekannter Weise Über Syncbronisierungs-Vergleichsgliedar und eine bistabile Kippstufe ein Zündirapulsgeber für die Thyristoren des Wechselstromscbelters nacbgescbaltet ist. In the subordinate voltage regulation, according to one embodiment of the invention, the feedback of the actual value of the load voltage takes place as a pulsating rectified voltage in such a way that the voltage is a; of the control voltage over "the clock frequency ine-determining RC combination charged and dnt pulsating rectified voltage through a resistor corresponds oppositely charged capacitor controls a Schmitt trigger, which in a known manner via Syncbronisierungs-Vergleichsgliedar and a bistable flip-flop, a Zündirapulsgeber for Thyristors of the alternating current circuit breaker is connected.
Ferner ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Begrenzung des Stromes in einer emen Strombegrenzungsstufe einem Bürdenwiderstand, an dem der Istwert des Verbraucherstroraes als pulsierende gleichgerichtete Spannung mit einem dem über einer Taktperiode des Verbraucherstroraes gemittelten Effektivwert proportionalen Wert anliegt, eine aus einem onmschen Widerstand, einer Diode und dem von der Regelspannung und der rückgeführten Verbraucherspannung geladenen Kondensator bestehenden Reihenschaltung parallel geschaltet, in welcher die Diode beim Überschreiten der Nennstromstärke des Wechselstromkreises sowie bei Erreichen einer bestimmten Ladespannung des Kondensators in den Durchlaßzustand gesteuert w? d und der Kondensator entgegengesetzt der Regel spannung geladen wird.Furthermore, according to a further embodiment of the invention for limiting the current in an emen current limiting stage, a load resistor, to which the actual value of the consumer resistor is applied as a pulsating rectified voltage with a value proportional to the effective value averaged over a clock period of the consumer resistor, is a load resistance, a The diode and the capacitor charged by the control voltage and the returned consumer voltage are connected in parallel, in which the diode is switched to the on state when the rated current of the alternating current circuit is exceeded and when a certain charging voltage of the capacitor is reached? d and the capacitor is charged opposite to the control voltage.
Des weiteren ist gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zur Begrenzung des Stromes in der zweiten Strombegrenzungsstufe dem Bürdenwiderstand der ersten Strombegrenzungsstufe ein ÄC-GIied zur Glättung der pulsierenden Gleichspannung und dem Kondensator des /?C-Gliedes ein aus einem ohmschen Widerstand und einer Zenerdiode zusammengesetzter Konstantspannungsteiler parallel geschaltet, von dem die Gleichspannung am ohmschen Widerstand einer mittels einer Phasena:nschnitt-Synchronisierungskippstufe erzeugten Sägezahnspannung in bekannter Weise überlagert wird, und es sind die in den Schnittpunkten der Sägezahnspannung und der Gleichspannung erhaltenen Synchronisierungsimpulse über ein gesondertes Synchronise,rungs-Vergleichsglied dem Zündimpulsgeber für die Thyristoren des Wechselstromschalters zugeführt.Furthermore, according to another embodiment of the invention to limit the current in of the second current limiting stage the load resistance of the first current limiting stage ÄC-GIied for smoothing the pulsating DC voltage and the capacitor of the /? C element on off a constant voltage divider composed of an ohmic resistor and a Zener diode in parallel switched, of which the DC voltage is applied to the ohmic resistor by means of a phase cut synchronization multivibrator generated sawtooth voltage is superimposed in a known manner, and there are those in the intersections of the sawtooth voltage and the synchronization pulses received from the DC voltage via a separate synchronization comparator fed to the ignition pulse generator for the thyristors of the AC switch.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ii.t in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention ii.t shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Wechselstromschalters mit einer Schaltungsanordnung räch der Erfindung, der als Leistungsstellglied für eir.en elektrischen Heizkörper (Verbraucher) zur Temperaturregelung verwendbar ist, F i g. 1 is a block diagram of an AC switch with a circuit arrangement according to the invention, which is used as a power actuator for eir.en electrical Radiator (consumer) can be used for temperature control,
Fig. 2 die Schaltung der ersten und der zweiten Stronibegrenzungsstufe bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.2 shows the circuit of the first and the second current limiting stage in a circuit arrangement according to the invention.
Ziir Vereinfachung der Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 das Blockschaltbild eines Einphasen-Wechselstromschalters, bestehend aus zwei gegenparallel geschalteten Thyristoren 1 und 2, dargestellt. Dementsprechend ist für diese Thyristoren c:.n Zündimpulsgeber i vorgesehen, welcher durch eine Sy:;-chronisierungsschaltung so gesteuert wird, daß er zumindest in jedem positiven Nulldurchgang der mittels des Wechselstromschalters 1,2 aneiüeüVerbiaucher4 zu schaltenden Einphasenwechselspannung uw einen Zündimpuls erzeugt, wobei in diesem Falle das Taktverhältnis Eins besteht. Das Taktverhältnis ist im übrigen abhängig von der Größe einer dem Eingang des in der F i g. 1 umrahmten Steuerunesteiles 5 zugeführten Regelspannung UR, die einem Temperaturregler 6 entnommen wird. Die Elemente 4, 6, S, (1,2), 4 bilden zusammen einen Temperaturregel- To simplify the explanation of the invention, FIG. 1 shows the block diagram of a single-phase AC switch, consisting of two thyristors 1 and 2 connected in opposite-parallel. Accordingly, for these thyristors c: .n ignition pulse generator i is provided, which is controlled by a Sy:; - chronization circuit so that it generates an ignition pulse at least in every positive zero crossing of the single-phase alternating voltage u w to be switched by means of the alternating current switch 1,2 aneiüeüVerbiaucher4, whereby in this case the cycle ratio is one. The clock ratio is also dependent on the size of the input of the in FIG. 1 framed control part 5 supplied control voltage U R , which is taken from a temperature controller 6. The elements 4, 6, S, (1,2), 4 together form a temperature control
kreis, in dem bei konstanter Last die Leistungsauf- schalteten Mehrpuls-Zündimpulsgeber 3 in Betrieb nähme des Verbrauchers 4 mit einem entsprechenden setzt. Dieser ist in bekannter Weise so ausgeführt, Taktverhältnis auf einen bestimmten Wert konstant- daß er bei jedem Nulldurchgang der Wechselspangeregelt werden kann. Durch die Regelspannung wird nung einen Zündimpuls an die Thyristoren des Wechzuerst der Kondensator? und dann der Kondensa- 5 selstromschalters abgibt. Der Wechselstromschalter 1,2 tor 8 einer am Eingang des Steuerungsteiles 5 ge- wird dann geschlossen, und es kann nun beim Konschalteten, die Taktfrequenz bestimmenden RC-Kom- densator 8 durch die pulsierende Gleichspannung der bination 7', 7, 8', 8 in der angezeigten Polarität ge- Gleichrichterbrücke 11' über den Widerstand 10 und laden. Über einen Stromkreis, bestehend aus einem die Gleichrichterbrücke 11' ein Umladevorgang einohmschen Widerstand 10 und einem Gleichrichter io setzen, bei dem der Kondensator 8 so weit entladen 11', mit dem die Verbraucherspannung gleichgerich- wird, bis die untere Ansprechspannung des Schmitttet wird und als pulsierende Gleichspannung in den Triggers 12 erreicht ist. Dann nimmt der Schmitt-Stromkreis eingeprägt ist, wird der Kondensator 8 Trigger 12 wieder den Anfangszustand ein, und es wieder entladen bis die Thyristoren 1, 2 verlöschen verschwindet an den Eingängen I, Γ der Vergleichsund der Wechselstromschalter geöffnet wird. Lade- 15 glieder 13, 13' das Steuerpotential. Der Eingang Γ und Entladezeit bestimmen das Taktverhältnis und des Vergleichsgliedes 13' ist als invertierender Eindie Taktfrequenz des Wechselstromschalters. gang ausgebildet, so daß beim nächsten positivencircuit in which, with a constant load, the power-applied multi-pulse ignition pulse generator 3 would start operating the consumer 4 with a corresponding one. This is designed in a known way so that the pulse ratio is constant at a certain value - that it can be regulated at every zero crossing of the alternating voltage. The control voltage sends an ignition pulse to the thyristors of the Wechfirst the capacitor? and then the condensate switch gives off. The AC switch 1, 2 gate 8 at the input of the control part 5 is then closed, and when connected, the RC capacitor 8, which determines the clock frequency, can be activated by the pulsating DC voltage of the combination 7 ', 7, 8', 8 in the polarity indicated, rectifier bridge 11 'across resistor 10 and load. Via a circuit consisting of a rectifier bridge 11 ', a recharging process is set unohmschen resistor 10 and a rectifier io, in which the capacitor 8 is discharged so far 11' that the consumer voltage is rectified until the lower response voltage of the Schmitttet is and as pulsating DC voltage in the trigger 12 is reached. Then the Schmitt circuit is impressed, the capacitor 8 trigger 12 resumes its initial state, and it discharges again until the thyristors 1, 2 go out, disappears at the inputs I, Γ the comparison and the AC switch is opened. Charging elements 13, 13 'represent the control potential. The input Γ and discharge time determine the clock ratio and the comparison element 13 'is, as an inverting one, the clock frequency of the AC switch. gear so that the next positive
Dem Temperaturregelkreis ist mit dem Istwert der Steuerimpuls des Taktgebers 14' ein Steuerpotential Verbraucherspannung M4 ein Spannungsregelkreis an den Eingang H" der bistabilen Kippstufe 15 durchunterlagert, in dem der Istwert der Verbraucherspan- ao geschaltet wird, die bistabile Kippstufe also zurücknung U4 als pulsierende gleichgerichtete Spannung U9 gekippt wird. Damit wird auch der Mehrpuls-Impulsan einem Btirdenwiderstand 9 und weiter über den geber 3 wieder außer Betrieb gesetzt und die Schließohmschen Widerstand 10 an den Kondensator 8 der zeit des Wechselstromschalters 1, 2 beendet. Die nun ÄC-Kombination rückgeführt wird, der von der folgende Öffnungszeit des Schalters dauert so lange gleichgerichteten Spannung in der entgegengesetzten »5 an, bis am Eingang des Steuerungsteiles 5 die Span-Polarität geladen wird. Die Verbraucherspannung M4 nuLg [Z8 den Ansprechwert des Schmitt-Triggers 12 wird mit einem Spannungswandler 11 erfaßt und erneut überschreitet.The temperature control circuit is superimposed with the actual value of the control pulse of the clock generator 14 ', a control potential consumer voltage M 4, a voltage control circuit to the input H "of the bistable flip-flop 15, in which the actual value of the consumer voltage is switched, the bistable flip-flop so back to U 4 as pulsating rectified voltage U 9 is flipped. This also puts the multi-pulse pulse at a body resistor 9 and further via the transmitter 3 out of operation and terminates the closing resistor 10 at the capacitor 8 at the time of the AC switch 1, 2. The now AC combination is fed back, the rectified voltage in the opposite »5 from the following opening time of the switch continues until the span polarity is loaded at the input of the control part 5. The consumer voltage M 4 nuLg [Z 8 the response value of the Schmitt trigger 12 is detected with a voltage converter 11 and exceeded again.
durch den Brückengleichrichter 11' gleichgerichtet, Im Blockschaltbild der F i g. 1 ist des weiteren einrectified by the bridge rectifier 11 ', in the block diagram of FIG. 1 is also a
an dessen Ausgang der Bürdenwiderstand 9 geschal- Strombegrenzer 20 angegeben mit einem am Eingang
tet ist. Durch diesen Spannungsregelkreis wird das 30 im Verbraucherstromkreis geschalteten Stromwandler
Taktverhältnis in dem Sinne mitbeeinflußt, daß die 16 für die Erfassung des Istwertes des Verbraucher-Wirkungen
von Schwankungen der Wechselspannung stromes und mit zwei Ausgängen. Am ersten Ausauf
die Leistungszufuhr an den Verbraucher ausge- gang sind ein ohmscher Widerstand 17, eine Diode 18
regelt werden. Wie im folgenden gezeigt wird, be- und der bereits erwähnte Kondensator 8 in Reihe gestimmt
der von der Größe der Regelspannung UR 35 schaltet. Der zweite Ausgang ist mit einem Einsowie
von dem riickgeführten Istwert der Ver- gang Γ" eines zwischen der bislabilen Kippstufe 15
braucherspannung M4 sich ergebende Verlauf der und dem Impulsgeber 3 geschalteten Vergleichsglie-Spannung
am Kondensator 8 in Zusammenwirkung des 19 verbunden, das am zweiten Eingang ΙΓ" von
mit den beiden Ansprechwerten eines von der Kon- der Kippstufe 15 gesteuert wird,
densatorspannung U9 gesteuerten Schmitt-Triggers 12 40 Zur Beschreibung der Strombegrenzungsstufe 20
das Taktverhältnis und auch die Taktfrequenz. wird im folgenden auf die F i g. 2 Bezug genommen.
Letztere ist durch die Dimensionierung der EIe- Daraus ist zu ersehen, daß der erfaßte Verbrauchermente
7, 7', 8, 8' vorgebbar. Dem Schmitt-Trigger 12 strom mittels eines Brückengleichrichters 21 gleichsind
zwei Synchronisierungs-Vergleichsglieder 13,13' gerichtet wird und als pulsierende gleichgerichtete
nachgeschaltet, die je zwei Eingänge I, II; Γ, II' auf- 45 Spannung CZ22 an einer Bürde 22 anliegt. Der Bürde
weisen. Der Triggerausgang ist mit den Eingängen I 22 ist als erste Begrenzungsstufe die vorerwähnte
der Vergleichpqjieder 13 und 13' verbunden. Ein von Reihenschaltung eines Widerstandes 17 einer Diode
der Wechselspannung uw gesteuerter Taktgeber 14 18 und des von der Regelspannung UR und der rückgibt
bei jedem positiven Nulldurchgang der Wechsel- geführten Spannung M4 geladenen Kondensators 8
spannung uw einen positiven Steuerimpuls an den 50 jjarallel geschaltet. Der Stromwandler 16 und die EIe-Eingang
Π des Vergleichsgliedes 13 und ein gleicher mente dieser Reihenschaltung sind so dimensioniert
Taktgeber 14' bei jedem positiven Nulldurchgang daß die Diode 18 genügend weit in den Durchlaßzuebenfalls
einen positiven Steuerimpuls an den Ein- stand gesteuert wird, so daß der gesamte Widerstand
gang II' des Vergleichsgliedes 13'. Der Ausgang des der Reihenschaltung erheblich vermindert und dei
Vergleichsgliedes 13 ist mit einem ersten Eingang I" 55 Kondensator 8 entgegengesetzt der Polarität der Re-
und der Ausgang des Vergleichsgliedes 13' mit einem gelspannung zusätzlich geladen wird, wenn der Verzweiten
Eingang II" einer bistabilen Kippstufe 15 braucherstrom /4 die Nennstromstärke des Wechselverbunden.
Stromkreises überschreitet Diese zusätzliche Ladungat the output of the load resistor 9 connected current limiter 20 is indicated with a tet at the input. Through this voltage control loop, the current transformer pulse ratio connected to the consumer circuit 30 is also influenced in the sense that the 16 current for the detection of the actual value of the consumer effects of fluctuations in the alternating voltage and with two outputs. When the power supply to the consumer is first switched off, an ohmic resistor 17 and a diode 18 are regulated. As will be shown in the following, the already mentioned capacitor 8 is tuned in series and switches on the level of the control voltage U R 35. The second output is connected to a Einsowie of the riickgeführten actual value of the past, Γ "a braucherspannung between the bislabilen flip-flop 15 M 4 resulting history and 3 connected in comparison Glienicke-voltage across the capacitor 8 in cooperation 19 is connected to the pulse generator of which the second Input ΙΓ "is controlled by one of the two response values from the condenser flip-flop 15,
capacitor voltage U 9 controlled Schmitt trigger 12 40 To describe the current limiting stage 20, the clock ratio and also the clock frequency. will be referred to below on the F i g. 2 referred to. The latter can be seen from the dimensioning of the EIe that the detected consumer elements 7, 7 ', 8, 8' can be specified. The Schmitt trigger 12 current by means of a bridge rectifier 21 are two synchronization comparison elements 13, 13 'are directed and connected downstream as pulsating rectified, each having two inputs I, II; Γ, II 'Open 45 22 CZ voltage applied to a load 22nd To show the burden. The trigger output is connected to the inputs I 22 as the first limitation stage of the aforementioned comparison elements 13 and 13 '. A series connection of a resistor 17 of a diode of the alternating voltage u w controlled clock generator 14 18 and of the control voltage U R and the returns with each positive zero crossing of the alternating voltage M 4 charged capacitor 8 voltage u w a positive control pulse to the 50 jjarallel switched. The current transformer 16 and the EIe input Π of the comparison element 13 and the same elements of this series circuit are dimensioned clock generator 14 'at each positive zero crossing that the diode 18 is sufficiently far into the Durchlaßzu also a positive control pulse is driven to the stand, so that the entire resistance gang II 'of the comparison element 13'. The output of the series circuit is considerably reduced and the comparison element 13 is charged with a first input I "55 capacitor 8 opposite the polarity of the Re- and the output of the comparison element 13 'is additionally charged with a gel voltage when the expanded input II" is a bistable multivibrator 15 user current / 4 the nominal current of the alternating connected. Circuit exceeds this additional charge
Je größer am Eingang des Steuerteiles 5 die Regel- des Kondensators 8 hat, wie ersichtlich, zur Folge
spannung wird, desto schneller steigt die Konden- 5o daß der bestehende Verbraucherstrom durch Verrin
satorspannung IZ8 an, desto früher spricht der gerung des Taktverhältnisses vermindert wird.
Schmitt-Trigger 12 an und schaltet ein Steuerpotential Der Fi g. 2 ist weiter zu entnehmen, daß der BürdiThe larger at the input of the control part 5 has the control of the capacitor 8, as can be seen, the result is voltage, the faster the condensation increases 5o that the existing consumer current through Verrin sator voltage IZ 8 on, the earlier the delay of the pulse ratio speaks reduced is .
Schmitt trigger 12 and switches a control potential The Fi g. 2 it can also be seen that the Bürdi
an den Eingang I des Vergleichsgliedes 13. Solange 22 ferner ein Glättungs-jRC-Glied 23, 24 und dai dieses Steuerpotential am Eingang I besteht, wird es dem Kondensator 24 des ROGliedes die Reihen mit jedem Steuerimpuls des Taktgebers 14 durch das 65 schaltung eines Vorwiderstandes 25 und einer Z-Diodi Vergleichsglied 13 an den Eingang T" der Kippstufe 26 parallel geschaltet ist. Am Kondensator 24 lieg 15 durchgeschaltet, die beim ersten Steuerimpuls des eine nahezu geglättete Gleichspannung, derei Taktgebers 14 gekippt wird und damit den nachge- Größenwert dem über einer Taktperiode des Verto the input I of the comparison element 13. As long as 22 also has a smoothing jRC element 23, 24 and dai this control potential exists at input I, it is the capacitor 24 of the ROGliedes the series with each control pulse of the clock generator 14 through the 65 circuit of a series resistor 25 and a Z-Diodi Comparison element 13 is connected in parallel to input T ″ of flip-flop 26 15 switched through, the first control pulse of a nearly smoothed DC voltage, derei Clock 14 is tilted and thus the subsequent size value over a clock period of the Ver
braucherstromes Z4 gemittelten Effektivwert proportional ist. Die Z-Diode 26 ist so gepolt, daß sie durch diese Gleichspannung in der Zenerrichtung vorgespannt wird. Überschreitet die Gleichspannung einen bestimmten Grenzwert, so fließt über die Z-Diode 26 ei ■} Zenerstrom /2β, und es entsteht am Widerstand 25 eine Gleichspannung U2. mit einem mit der Gleichspannung am Kondensator 24 linear zunehmenden Größenwert. Diese Gleichspannung CZ23 wird einer Sägezahnspannung U21 überlagert, die mit einer mit der Wechselspannung synchronisierten Kippstufe 27 erzeugt wird. Die Kippstufe 27 schaltet ein Steuerpotential mit einer Phasenlage an den Eingang Γ" des Synchronisierungs-Vergleichsgliedes 19, die sich aus dem Vergleich der Spannung CZ27 mit der Spannung U2. ergibt.user current Z 4 is proportional to the mean effective value. The polarity of the Zener diode 26 is such that it is biased by this DC voltage in the Zener device. If the direct voltage exceeds a certain limit value, a zener current / 2β flows through the Zener diode 26, and a direct voltage U 2 is produced across the resistor 25. with a magnitude that increases linearly with the DC voltage across the capacitor 24. This DC voltage CZ 23 is superimposed on a sawtooth voltage U 21 , which is generated with a multivibrator 27 synchronized with the AC voltage. The flip-flop 27 switches a control potential with a phase position to the input Γ ″ of the synchronization comparison element 19, which results from the comparison of the voltage CZ 27 with the voltage U 2 .
Die vorbeschriebene Schaltung insgesamt arbeitet als zweite Strombegrenzungsstufe 23, 24, 25, 26 des Wechselstromschalters. Solange der Verbraucherstrom i4 die Nennstromstärke des Wechselstromkreises nicht überschreitet oder nur so weit überschritten hat, daß die erste Strombegrenzungsstufe wirksam ist, aber das Taktverhältnis noch nicht den kleinstmöglichen Wert erreicht hat, ist der Zenerstrom I20 so gering, daß das positive Ausgangspotential der bistabilen Kippstufe 15 jeweils bei den Nulldurchgängen der Wechselspannung an den Zündimpulsgeber 3 durchgeschaltet ist, so daß die Thyristoren 1 und 2 ebenfalls bei den Nulldurchgängen der Wechselspannung gezündet werden. Die Zenerspannung der Z-Diode 26 wird so hoch vorgesehen, daß die Kondensatorspannung U.2i die Zenerspannung t/2e überschreitet, wenn der Verbraucherstrom I4 nach dem Zurückregeln auf das kleinstmögliche Taktverhältnis noch ansteigt. Mit dann weiter ansteigendem Verbraucherstrom nimmt die Gleichspannung U25 entsprechendThe circuit described above works as a second current limiting stage 23, 24, 25, 26 of the AC switch. As long as the load current i 4 does not exceed the nominal current strength of the AC circuit or has only exceeded it so far that the first current limiting stage is effective, but the pulse ratio has not yet reached the smallest possible value, the Zener current I 20 is so low that the positive output potential of the bistable Flip-flop 15 is switched through to the ignition pulse generator 3 at the zero crossings of the alternating voltage, so that the thyristors 1 and 2 are also fired at the zero crossings of the alternating voltage. The Zener voltage of the Zener diode 26 is provided so high that the capacitor voltage U. 2i exceeds the Zener voltage t / 2e when the load current I 4 still rises after being reduced to the smallest possible pulse ratio. With the consumer current then increasing further, the DC voltage U 25 decreases accordingly
t5 zu und es ergibt sich dadurch eine Phasenverschiebung der Zündimpulse des Impulsgebers 3, die eine Verminderung des Verbraucherstromes durch Phasenanschnitt der Wechselspannung zur Folge hat und bis zur völligen Sperrung der Thyristoren gehen kann.t5 closes and this results in a phase shift the ignition pulses of the pulse generator 3, which reduce the consumer current by phase control the alternating voltage and can go up to the complete blocking of the thyristors.
ao Der Eingriff der zweiten Strombegrenzungsstufe ist im wesentlichen durch die Höhe der Zenerspannung t/2fi bestimmt.ao The intervention of the second current limiting stage is essentially determined by the level of the Zener voltage t / 2fi .
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |