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Thyristorgleichstromschalter Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung
zum Schalten von Gleichstrom kleiner und mittlerer Leistung auf einen Verbraucher,
bei der als Schaltmittel Thyristoren verwendet werden, und betrifft einen Thyristorgleichstromschalter,
welcher einen Impulsgeber enthält und welcher mittels eines einfachen mechanischen
Steuerschalters, der einen Arbeitskontakt aufweist, in und außer Betrieb gesetzt
werden kann.
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Zum Schalten von Gleichstrom kleiner und mittlerer Leistung ist ein
Thyristorgleichstromschalter bekannt, dessen Auslegung auf die eigentliche Schaltfunktion
beschränkt ist, wozu nur wenige Bauelemente benötigt werden. Die raumbestimmenden
Elemente dieses Schaltgerätes - ein Haupt- und ein Löschthyristor, ferner ein Löschkondensator,
ein Vorwiderstand und eine Halbleiterdiode - sind in einem becherförmigen Gehäuse
von der Größe eines MP-Kondensators fest eingebettet und eingeschlossen.
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Bei dem betreffenden Schaltgerät müssen jedoch zum Anschließen eines
Steuermittels drei Anschlüsse und drei- Leitungen vorgesehen werden. Außerdem muß
der Steuerschalter als mechanischer Schalter mit Umschaltkontakten bei Dauerkontaktgabe
oder als Doppelschalter mit je einem Arbeitskontakt bei Kurzkontaktgabe ausgeführt
sein.
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Des weiteren ist eine Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter
bekannt, welcher mittels positiver bzw. negativer Steuerimpulse einen Stromkreis
schließt bzw. öffnet. Bei dieser Schaltungsanordnung ist als Steuerschalter gleichfalls
ein mechanischer Schalter mit Umpolkontakten vorgesehen.
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Außerdem ist noch eine bistabile Kippschaltung mit Transistoren bekannt,
bei der das Umschalten von dem einen in den anderen Zustand durch Betätigen von
zwei mechanischen Tastschaltern vorgenommen wird. Die beiden Tastschalter besitzen
je zwei Kontakte und müssen einzeln betätigt, d. h. getastet werden. Im übrigen
ist diese Schaltung verhältnismäßig aufwendig.
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Gegenüber der zum Stand der Technik zuerst erwähnten Anordnung eines
Gleichstromschalters benötigen die zuletzt beschriebenen Anordnungen entsprechend
ihrer Aufgabe lediglich zwei Anschlußklemmen für eine Gleichstromquelle. Hingegen
werden bei allen vorstehend erwähnten Anordnungen entweder ein Umpolschalter oder
ein Doppelschalter bzw. zwei Schalter benötigt.
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Für einen Thyristorgleichstromschalter, welcher als Gerät entsprechend
dem zum Stand der Technik zuerst erwähnten Gleichstromschalter nicht nur für die
eigentliche Schalttätigkeit ausgelegt ist, sondern in seiner Schaltungsausführung
auch ein Steuermittel, beispielsweise einen Impulsgeber, mit einschließt, wird nunmehr
nach der Erfindung eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei der der Arbeitsstrom
im Hauptthyristor automatisch gelöscht wird, sobald dem Thyrister keine zündenden
Steuerimpulse mehr zugeführt werden, und bei der zum In- und Außerbetriebsetzen
des Gleichstromschalters nur ein einfacher mechanischer Schalter mit Arbeitskontakt
für Dauerkontaktgabe oder eine Spannung benötigt wird.
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Die Erfindung betrifft einen Thyristorschalter zum Ein- und Ausschalten
eines durch einen Verbraucher fließenden Gleichstromes, wobei dem Verbraucher eine
Freilaufdiode zugeordnet ist, mit einem im Stromkreis liegenden Hauptthyristor und
dazu parallelgeschaltetem Löschthyristor und Kondensator, der beim Zünden des Hauptthyristors
über einen Widerstand löschbereit umgeladen wird, mit einem Impulsgeber zum Steuern
des Hauptthyristors und einem mechanischen Schalter zum Ein- und Ausschalten der
gesamten Anordnung, und besteht darin, daß ein Pol der Speisequelle über den mechanischen
Schalter, welcher einen Arbeitskontakt für Dauerkontaktgabe aufweist, mit dem einen
Anschluß des Impulsgebers und mit der Steuerelektrode des Löschthyristors jeweils
direkt und mit dem Löschkondensator über den Ladewiderstand verbunden ist, der den
einen Teil eines parallel zum Löschthyristor angeschlossenen Spannungsteilers bildet.
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Als Impulsgeber kann in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
beispielsweise eine an sich bekannte Oszillator-Zündschaltung, welche in Verbindung
mit einem Doppelbasistransistor, einem RC-Glied und einem Impulsübertrager arbeitet,
oder eine andere geeignete insbesondere durch eine Gleichspannung als Speisequelle
betriebene Oszillator-Zündschaltung verwendet werden.
Eine alternative
Ausbildung des Gleichstromschalters gemäß der Erfindung besteht außerdem darin,
daß der erwähnte einfache mechanische Schalter und dessen Zuleitung überhaupt nicht
vorgesehen zu werden brauchen, daß jedoch statt dessen am Eingang des Impulsgebers,
d. h. zwischen der Anode des Hauptthyristors und der Zündelektrode des Löschthyristors,
eine gesonderte Gleichspannung mit positivem Pol an der erwähnten Anode und negativem
Pol an der erwähnten Zündelektrode angelegt wird. Beim Anlegen dieser Spannung wird
der Gleichstromschalter in Betrieb gesetzt, d. h. der Hauptthyristor gezündet, und
beim Wegnehmen der Spannung wird er außer Betrieb gesetzt, d. h. der Hauptthyristor
wird gelöscht.
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Die betreffende Ausführungsform wird man vorzugsweise in den Fällen
anwenden, wenn der Thyristorgleichstromschalter gemäß der Erfindung als gesteuertes
Schalt- und Endglied, beispielsweise an der Stelle eines Relais oder eines Schützes,
einer aus elektronischen Bausteinen zusammengesetzten Steuerkette vorgesehen ist,
deren Ausgangsspannung die erwähnte gesonderte Spannung darstellt.
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Die Erfindung wird nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel eines
Thyristorgleichstromschalters, welcher in Verbindung mit einer Oszillator-Zündschaltung
arbeitet und über einen mechanischen Schalter betrieben wird, an Hand der Figur
erläutert.
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Nach der Figur ist der Thyristorgleichstromschalter 1 in ein Gehäuse
2 eingeschlossen und setzt sich als ein Ganzes aus einem die eigentliche Schaltfunktion
ausübenden Schaltungsteil und einem Impulsgeber 3 zusammen.
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Der Impulsgeber hat zwei Klemmen 31 und 32 zum Anschluß einer Gleichstromquelle
und zwei weitere Klemmen 33 und 34 zur Abgabe von Zündimpulsen. Am Gehäuse 2 befinden
sich die Klemmen 46 bis 49 zum Anschließen außerhalb des Gehäuses liegender Teile
an das Gerät.
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Der Arbeitsstromkreis ist mit 4 bezeichnet und enthält eine Gleichstromquelle
41, beispielsweise eine Batterie, einen Hauptthyristor 42, einen induktivohmschen
Verbraucher 43, welchem eine Freilaufdiode 44 parallel geschaltet ist. Dem Hauptthyristor
42 ist ein als Dämpfungsschutzglied ausgebildetes RC-Glied 45 parallel geschaltet.
Der Löschstromkreis ist mit 5 bezeichnet. Er enthält einen Löschkondensator 51,
einen Löschthyristor 52 und einen diesem Thyristor zugeordneten hochohmigen Spannungsteiler
53. Ferner ist gemäß der Erfindung ein mechanischer Schalter 35 mit einem Arbeitskontakt
vorgesehen, welcher beim Schließen den ganzen Gleichstromschalter in Betrieb setzt
und beim Öffnen wieder außer Betrieb setzt.
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Beim Schließen des Schalters 35 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Impulsgeber 3 über die Klemme 32 an die Gleichstromquelle 41 angeschlossen,
so daß der Impulsgeber von dieser Quelle gespeist wird und Zündimpulse an den Hauptthyristor
abgibt. Sobald Arbeitsstrom fließt, ist nunmehr auch der Löschkreis 5 an die Quelle
41 angeschlossen, und es fließt von der Kathode des Hauptthyristors 42 über den
Löschkondensator 51, den rechten Widerstand des Spannungsteilers 53 und über den
Schalter 35 so lange ein Ladestrom, bis der Kondensator 51 auf Löschpolarität geladen
ist. Demgegenüber fließt der Arbeitsstrom so lange, wie der Schalter 35 geschlossen
bleibt. Beim Öffnen dieses Schalters wird der Impulsgeber außer Betrieb gesetzt,
der Arbeitsstrom fließt jedoch zunächst noch weiter. Außerdem wird der Ladestrompfad
unterbrochen, und der Kondensator 51 kann sich zunächst über den noch Arbeitsstrom
führenden Thyristor 42, den linken Widerstand des Spannungsteilers 53 und die Zündstrecke
des Löschthyristors 52 zu einem geringen Teil entladen, wobei der geringe Entladestrom
entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung des Hauptthyristors 42 fließt. Nach dem Zünden
des Löschthyristors 52 wird der Löschkondensator 51 unter dem Einfluß der Stromquelle
41 auf die zur Löschpolarität entgegengesetzte Polarität umgeladen, wobei Strom
von der Quelle 41- über den -. gezündeten Löschthyristor 52, den Löschkondensator
51 und den Verbraucher 43 fließt.
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Zur Anwendung der alternativen Ausbildung des Thyristorgleichstromschalters
gemäß der Erfindung fällt, wie oben bereits erläutert wurde, der mechanische Schalter
35 mit seiner Zuleitung und der Klemme 49 ganz weg. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sin in diesem Fall an der Oberseite des Gehäuses 2 zwei Klemmen 36 und 37 zum Anschließen
einer gesonderten Gleichspannungsquelle, deren negativer Pol mit der Klemme 37 verbunden
wird, vorgesehen. Dabei wird der Thyristorgleichstromschalter in Betrieb gesetzt,
sobald die betreffende Gleichspannungsquelle Spannung abgibt. Im besonderen wird
der Impulsgeber 3 von dieser Quelle gespeist und damit der Arbeitsstrom gezündet.
Gleichzeitig wird der Kondensator 51 auf Löschpolarität geladen. Um den Gleichstromschalter
wieder außer Betrieb zu setzen, muß die Spannung zwischen den Klemmen 36 und 37
verschwinden oder weggenommen werden. Die Vorgänge beim Zünden und Löschen des Arbeitsstromes
sind die gleichen wie bei der Verwendung eines mechanischen Schalters 35.
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Der Unterschied zwischen den beschriebenen beiden Ausführungsformen
besteht darin, daß die Spannung zum In- und Außerbetriebsetzen des Gleichstromschalters
im ersten Fall von der Speisequelle des Arbeitsstromes bezogen und mittels eines
mechanischen Schalters zu- und abgeschaltet wird und daß im zweiten Fall eine gesonderte
Spannung herangezogen und beispielsweise durch nicht weiter dargestellte elektronische
Mittel angeschlossen bzw. weggenommen wird.
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Gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Gleichstromschaltern wird
mit einem gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Thyristorgleichstromschalter der entscheidende
Vorteil erzielt, daß dieser Gleichstromschalter durch ein einfaches Schalt bzw.
Steuermittel ein- und ausgeschaltet werden kann. Im besonderen weisen diese Mittel,
ebenso wie der Gleichstromschalter, nicht mehr als zwei mögliche Betriebszustände
auf.