DE1262344B

DE1262344B - Thyristor DC switch

Info

Publication number: DE1262344B
Application number: DE1966L0052812
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Pepinghege
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1966-02-08
Filing date: 1966-02-08
Publication date: 1968-03-07

Description

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.Thyristor DC Switch The invention relates to a circuit for switching direct current of small and medium power to a consumer, in which thyristors are used as switching means, and relates to a thyristor DC switch, which contains a pulse generator and which by means of a simple mechanical Control switch, which has a normally open contact, put in and out of operation can be.

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.To switch DC current of small and medium power, a Thyristor DC switch known whose design is based on the actual switching function is limited, for which only a few components are required. The space-defining Elements of this switching device - a main and a quenching thyristor, also a quenching capacitor, a series resistor and a semiconductor diode - are in a cup-shaped housing the size of an MP capacitor firmly embedded and enclosed.

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.In the case of the switchgear in question, however, a Control means are provided with three connections and three lines. Also must the control switch as a mechanical switch with changeover contacts for permanent contact or designed as a double switch with one normally open contact each with short contact be.

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.Furthermore, there is a circuit arrangement with a semiconductor switch known, which by means of positive or negative control pulses a circuit closes or opens. In this circuit arrangement is also used as a control switch a mechanical switch with polarity reversal is provided.

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.In addition, a bistable multivibrator with transistors is known, when switching from one state to the other by pressing two mechanical pushbutton switches is made. Have the two pushbutton switches two contacts each and must be actuated individually, d. H. be keyed. Furthermore this circuit is relatively complex.

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.Compared to the prior art first mentioned arrangement of a DC switches require the arrangements described last accordingly their job only two terminals for a direct current source. On the other hand are either a polarity switch or in all of the above arrangements a double switch or two switches are required.

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.For a thyristor DC switch, which as a device accordingly the DC switch first mentioned to the prior art not only for the actual switching activity is designed, but in its circuit execution a control means, for example a pulse generator, is now also included proposed according to the invention a circuit arrangement in which the working current in the main thyristor is automatically extinguished as soon as the thyrister does not ignite Control pulses are supplied more, and when starting and stopping of the DC switch just a simple mechanical switch with normally open contact for permanent contact or a voltage is required.

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.The invention relates to a thyristor switch for switching on and off a direct current flowing through a consumer, the consumer a Freewheeling diode is assigned, with a main thyristor in the circuit and to this, a quenching thyristor and capacitor connected in parallel, which are activated when the main thyristor is triggered is reloaded via a resistor ready for deletion, with a pulse generator for controlling the main thyristor and a mechanical switch to turn the entire arrangement, and consists in that one pole of the supply source is above the mechanical Switch, which has a working contact for permanent contact, with the one Connection of the pulse generator and to the control electrode of the quenching thyristor, respectively is connected directly and to the quenching capacitor via the charging resistor, which is the forms part of a voltage divider connected in parallel to the quenching thyristor.

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.As a pulse generator in the circuit arrangement according to the invention For example, a known oscillator ignition circuit, which in connection works with a double base transistor, an RC element and a pulse transformer, or another suitable one, in particular by means of a direct voltage as the supply source operated oscillator ignition circuit can be used. An alternative Formation of the DC switch according to the invention also consists in that the aforementioned simple mechanical switch and its supply line not at all need to be provided, but that instead at the input of the pulse generator, d. H. between the anode of the main thyristor and the ignition electrode of the quenching thyristor, a separate DC voltage with a positive pole at the anode mentioned and a negative one Pole is applied to the mentioned ignition electrode. When this voltage is applied the DC switch is activated, d. H. the main thyristor ignited, and when the voltage is removed it is put out of operation, i. H. the main thyristor will be deleted.

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.The embodiment in question is preferably used in the cases apply when the thyristor DC switch according to the invention as controlled Switching and final element, for example in place of a relay or a contactor, a timing chain composed of electronic components is provided, whose output voltage represents the separate voltage mentioned.

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.The invention is hereinafter illustrated by an embodiment of a Thyristor DC switch, which is used in conjunction with an oscillator ignition circuit works and is operated via a mechanical switch, on the basis of the figure explained.

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.According to the figure, the thyristor DC switch 1 is in a housing 2 and is made up of the actual switching function as a whole exercising circuit part and a pulse generator 3 together.

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.The pulse generator has two terminals 31 and 32 for connecting a direct current source and two further terminals 33 and 34 for the delivery of ignition pulses. Located on the housing 2 terminals 46 to 49 are used to connect parts outside the housing to the device.

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.The working circuit is denoted by 4 and contains a direct current source 41, for example a battery, a main thyristor 42, an inductive resistance Consumer 43, to which a freewheeling diode 44 is connected in parallel. The main thyristor 42, an RC element 45 designed as a damping protection element is connected in parallel. The extinguishing circuit is denoted by 5. It contains a quenching capacitor 51, a quenching thyristor 52 and a high-resistance voltage divider assigned to this thyristor 53. Furthermore, according to the invention, there is a mechanical switch 35 with a normally open contact provided, which puts the entire DC switch in operation when it closes and shut down again when opened.

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.When the switch 35 is closed, in the present exemplary embodiment the pulse generator 3 is connected to the direct current source 41 via terminal 32, so that the pulse generator is fed from this source and firing pulses are sent to the main thyristor gives away. As soon as the working current flows, the quenching circuit 5 is now also at the source 41 connected, and it flows from the cathode of the main thyristor 42 through the Quenching capacitor 51, the right resistor of the voltage divider 53 and across the Switch 35 a charging current until the capacitor 51 is charged to erase polarity is. In contrast, the working current flows as long as the switch 35 is closed remain. When this switch is opened, the pulse generator is put out of operation, however, the working current initially continues to flow. In addition, the charging current path interrupted, and the capacitor 51 can initially on the still working current leading thyristor 42, the left resistor of the voltage divider 53 and the ignition gap of the quenching thyristor 52 discharged to a small extent, the low discharge current opposite to the forward direction of the main thyristor 42 flows. After ignition of the quenching thyristor 52 becomes the quenching capacitor 51 under the influence of the power source 41 recharged to the polarity opposite to the polarity of extinction, whereby current from the source 41- via the -. ignited quenching thyristor 52, the quenching capacitor 51 and the consumer 43 flows.

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.To use the alternative design of the thyristor DC switch according to the invention, as has already been explained above, the mechanical switch falls 35 with its supply line and the terminal 49 completely gone. In the present embodiment In this case there are two terminals 36 and 37 on the top of the housing 2 for connection a separate DC voltage source, the negative pole of which is connected to terminal 37 is provided. The thyristor DC switch is put into operation, as soon as the relevant DC voltage source emits voltage. In particular, will the pulse generator 3 is fed by this source and thus ignited the working current. At the same time, the capacitor 51 is charged to erase polarity. To the DC switch To put it out of operation again, the voltage between terminals 36 and 37 disappear or be taken away. The processes involved in igniting and extinguishing the working current are the same as when using a mechanical switch 35.

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.The difference between the two embodiments described is that the voltage to turn the DC switch on and off in the first case drawn from the supply source of the working current and by means of a mechanical switch is switched on and off and that in the second case a separate one Voltage used and for example by electronic not shown Means is connected or removed.

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.Compared to the known DC switches mentioned at the beginning with a thyristor DC switch proposed according to the invention, the decisive one The advantage achieved that this DC switch by a simple switching or Control means can be switched on and off. In particular, these means just like the DC switch, no more than two possible operating states on.

Claims

Claims: 1. Thyristor switch for switching on and off a Direct current flowing through a consumer, the consumer being a freewheeling diode is assigned, with a main thyristor lying in the circuit and connected in parallel to it Quenching thyristor and capacitor, which when the main thyristor is triggered via a resistor is reloaded ready for extinguishing, with a pulse generator to control the main thyristor and a mechanical switch for switching the entire arrangement on and off, thereby characterized in that one pole of the supply source (41) via the mechanical switch (35), which has a working contact for permanent contact, with the one Connection (32) of the pulse generator (3) and to the control electrode of the quenching thyristor (52) each connected directly and to the quenching capacitor (51) via the charging resistor is the one part of a voltage divider connected in parallel to the quenching thyristor (52) (53) forms.

2. Thyristor switch according to claim 1, characterized in that instead of the mechanical switch a pole (37) of a separate direct current source for the pulse generator (3) directly to the control electrode of the quenching thyristor (52) and via the charging resistor, which is one part of a parallel to the quenching thyristor (52) connected voltage divider (53) forms, is connected to the quenching capacitor (51). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1165 084.