DE1640180B2 - Schaltungsanordnung zum gesteuerten Zünden eines Leistungsvakuumschalters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Zünden eines Leistungsvakuumschalters, der eine Zündelektrode und zwei Hauptelektroden aufweist, und mit einem Speisewechselspannungsgene rator zur Stromlieferung an die Hauptelektrode^

Leistungsvakuumschalter sind bisher zum sehr ge nauen Schalten außerordentlich hoher Spannungen unc S Ströme verwendet worden. Solche Vakuumschaltei weisen eine Kathode und eine Anode auf, die in einen-Abstand voneinander in einem Gehäuse angeordnei sind, in dem ein außerordentlich niedriger Druck herrscht Diese beiden Elektroden stellen die Häuptern-

ίο ladungsstrecke dar. Die beiden Elektroden sind aus einem gasfreien Metall hergestellt Dicht neben der Kathode und/oder der Anode ist eine Zündelektrode angeordnet Legt man zwischen die Zündelektrode und die dicht daneben stehende Hauptelektrode eine Zündspannung an, dann wird in dem Spalt zwischen Zünd- und Hauptelektrode eine elektrische Entladung ausgelöst. Dabei wird die Zündelektrode aufgeheizt, so daß sie Ionen in die Hauptentladungsstrecke abgibt. Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit in der Hauptentladungsstrecke prompt erhöht.

Leistungsvakuumschalter sind bisher jedoch noch nicht zum Schalten hoher Leistungen bei niedriger Spannung, von beispielsweise 120 Volt, verwendet worden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Vakuumschalter auch mit einem Speisewechselspannungsgenerator für niedrige Spannungen betrieben werden können, wenn der Zündelektrode ein Stromimpuls zugeführt wird, dessen Anstiegsgeschwindigkeit im wesentlichen der des von dem Speisewechselspannungsgenerator erzeugten Stroms entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die Zündimpulse dieser Art abliefern kann.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung einen steuerbaren Schalter mit zwei Hauptanschlüssen und einem Steueranschluß aufweist, über die der steuerbare Schalter geöffnet oder geschlossen werden kann, daß der Steueran-Schluß über einen Widerstand in Abhängigkeit von der Momentanamplitude der Speisewechselspannung ansteuerbar ist, daß die Hauptanschlüsse des steuerbaren Schalters mit dem Speisewechselspannungsgenerator oder einer Gleichspannungsquelle in Verbindung stehen und daß die Zündelektrode des Vakuumschalters über einen Koppelkreis mit einem Hauptanschluß des steuerbaren Schalters derart verbunden ist, daß der Vakuumschalter in wählbaren Zeitpunkten schaltbar ist.
Bei dieser Schaltungsanordnung bewirkt das in Abhängigkeit von der Augenblicksamplitude der Speisewechselspannung erfolgende Schließen (Durchsteuern) des steuerbaren Schalters, daß der Steuerelektrode des Leistungsvakuumschalters über den steuerbaren Schalter ein Stromimpuls zugeführt wird, dessen Anstiegsgeschwindigkeit im wesentlichen der Anstiegsgeschwindigkeit der Speisewechselspannung und damit auch der des über die Hauptelektrode des Leistungsvakuumschalters fließenden Stroms entspricht, so daß ein vollständiges Durchzünden der Hauptentladungsstrecke des Leistungsvakuumschalters sichergestellt ist.

Durch entsprechende Wahl des Widerstands im Steuerkreis des steuerbaren Schalters und des Koppelkreises hat man es in der Hand, den Beginn des dem Leistungsvakuumschalter zugeführten Zündstroms und seine Anstiegsgeschwindigkeit so zu wählen, daß er bei induktiver Belastung des Leistungsvakuumschalters langsamer als bei nichtinduktiver Belastung ansteigt, d. h. der Art der Belastung optimal angepaßt ist.

Es ist zwar bekannt, der Zündelektrode einer Gasentladungsröhre durch Schließen eines im Steuerelektrodenkreis der Röhre liegenden Schalters über einen Kondensator einen Zündimpuls zuzuführen (deutsche Auslegeschrift 11 76 760 und USA.-Patentschrift 27 58 250). Bei diesen Röhren handelt es sich jedoch um Kaltkathoden-Gasröhren, insbesondere Zählröhren, niedriger Schaltleistung, die mit Gleichspannung betrieben werden.

Die Zeichnungen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele schematisch dar.

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zum Zünden eines Leistungsvakuumschalters, dessen Zündelektrode eine niedrige Impedanz hat,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, die beim Auftreten einer positiven Halbwelle der Speisewechselspannung einen Leistungsvakuumschaltei zünden kann, der eine Zündelektrode mit einem hohen Widerstand aufweist (entsprechend abgewandelt kann diese Schaltungsanordnung auch zum Zünden in der negativen Halbwelle dienen,

F i g. 3, wie die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 abgewandelt werden kann, um den Zündstrom einem Gleichstromnetz zu entnehmen,

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, die sowohl in der positiven als auch in der negativen Wechselspannungshalbwelle einen Leistungsvakuumschalter zünden kann, der eine Zündelektrode von hohem Widerstand besitzt,

F i g. 5 eine Schaltungsanordnung, die einen Leistungsvakuumschalter mit hochohmiger Zündelektrode in einer positiven Halbwelle zünden kann, wobei die Schaltungsanordnung jedoch nicht den gesamten Zündstrom führt,

F i g. 6 eine Schaltungsanordnung mit eingebautem Netzteil, die in einer positiven oder negativen Halbwelle einen Vakuumschalter zünden kann, der eine hochohmige Zündelektrode aufweist,

F i g. 7 eine Schaltungsanordnung, die in der Lage ist, mittels einer Kondensatorentladung einen Leistungsvakuumschalter in einer positiven oder einer negativen Halbwelle zu zünden

Nach F i g. t hat der Vakuumschalter 10 eine Anode 11. eine Kathode 12 und eine Zündelektrode 13. Die Anode 11 ist über eine Last 14 und einen Anschluß 15 mit der einen Seite eines Wechselspannungsgenerators 23 verbunden. Die Kathode 12 ist über einen Anschluß 16 mit der anderen Seite des Wechselstromgenerators 23 verbunden. Der Anschluß 16 kann geerdet sein. Die Zündelektrode 13 ist über einen Kondensator 17 mit der Kathode eines steuerbaren Gleichrichters 18 verbunden, der den steuerbaren Schalter bildet. Dieser steuerbare Gleichrichter hat eine Anode 7, eine Kathode 8 und einen Steueranschluß 9. Vorzugsweise handelt es sich um einen steuerbaren Silicium-Gleichrichter. Die Kathode 8 ist über einen Kathodenwiderstand 20 mit dem Anschluß 16 verbunden, während die Anode 7 über einen Widerstand 21 mit dem Anschluß 15 verbunden ist. Der Steueranschluß 9 ist mit dem Anschluß 15 über einen veränderbaren Widerstand 22 verbunden, der so eingestellt ist, daß er den Zeitpunkt steuert, in dem der steuerbare Gleichrichter 18 leitend wird.

Immer dann, wenn der Anschluß 15 gegenüber dem Anschluß 16 positiv ist, gibt der steuerbare Gleichrichter 18 über den Kondensator 17 an die Zündelektrode 13 des Vakuumschalters 10 einen Strom ab, der durch den Anodenwiderstand 21 begrenzt ist. Dieser Anfangsstrom kann jedoch auf Null abfallen, da sich auf dem Kondensator 17 Ladung ansammelt, so daß die Zündelektrode des Vakuumschalters 10 nur so lange einen hohen Strom zu führen braucht, wie es zum Zünden des Schalters erforderlich ist

Der Kathodenwiderstand 20 wirkt als Entladewiderstand für den Kondensator 17, während der Anodenwiderstand 21 die Geschwindigkeit bestimmt mit der der Kondensator 17 aufgeladen wird. Wenn daher der Widerstand 20 groß gegenüber dem Widerstand 21 ist, lädt sich der Kondensator 17 in der ersten Halbwelle auf, in der der Anschluß 15 gegenüber dem Anschluß 16 positiv ist, und er bleibt auch so lange aufgeladen, wie an der Schaltungsanordnung Spannung liegt. Daher wird dem Vakuumschalter 10 nur während der ersten positiven Halbwelle der angelegten Speisewechselspannung ein Zündimpuls zugeführt. Wenn die Zeitkonstante von Widerstand 20 und Kondensator 17 kleiner als die halbe Periodendauer der Wechselspannung ist, wird der Kondensator 17 in jeder negativen Halbwelle teilweise entladen. Wenn daher der Wert des Wider-Standes 21 in der gleichen Größenordnung wie der Wert des Widerstandes 20 liegt, gibt die Schaltungsanordnung in jeder positiven Halbwelle einen Zündimpuls an den Vakuumschalter 10 ab, so daß in jeder positiven Halbwelle durch die Last 14 ein Strom fließt.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 läßt sich besonders gut in einem Niederspannungsnetz verwenden, d. h. in einem Netz, das eine Wechselspannung von etwa 120 V führt. Dann muß jedoch der Widerstandswert der Zündelektrode 13 verhältnismäßig niedrig sein, so daß die Schaltungsanordnung einen ausreichenden Strom liefern kann, um die Zündstrecke in dem Schalter zu zünden. Wenn die Zündstrecke nicht gezündet werden kann, so fließt über sie nur sehr wenig Strom, und die Hauptentladungsstrecke kann nicht gezündet werden.

Die F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Zünden eines Leistungsvakuumschalters 10 in einer positiven Halbwelle der Speisewechselspannung. Diese Schaltungsanordnung kann den Vakuumschalter auch dann zünden, wenn der Widerstandswert der Zündelektrode 13 ziemlich hoch ist. In dieser Schaltungsanordnung ist die Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 direkt mit dem Anschluß 15 verbunden, während der Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 25 über einen veränderbaren Widerstand 26 mit dem Anschluß 25 verbunden ist. Die Kathode des steuerbaren Gleichrichters 25 ist mit dem Anschluß 16 über die Primärwicklung 27P eines Transformators 27 verbunden. Zwischen der Primärwicklung 27 und dem Anschluß 16 liegt noch ein Kondensator 28, der die Sättigung der Transformatorwicklungen durch Gleichstrom verhindert. Der Transformator 27 ist ein Aufwärtstransformator. Parallel zur Primärwicklung des Transformators 27 und zum Kondensator 28 liegt der Kathoden widerstand 29 des steuerbaren Gleichrichters 25. Die Kathode des steuerbaren Gleichrichters 25 ist mit der Zündelektrode 13 des Vakuumschalters 10 über einen Serienschaltzweig aus einer Diode 30, deren Anode mil der Kathode des steuerbaren Gleichrichters 25 verbun

6^f> den ist, einem Strombegrenzungswiderstand 31 unc einem Kondensator 32 verbunden. Die eine Seite dei Sekundärwicklung 275des Transformators 27 ist an die Verbindung zwischen der Primärwicklung des Trans formators und dem Kondensator 28 angeschlossen. Die andere Seite der Sekundärwicklung 275 ist mit den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 31 unc dem Kondensator 32 verbunden. Der Wicklungssini der Transformatorwicklungen ist durch Punkte an dei

entsprechenden Wicklungsenden angegeben.

Während des Betriebs leitet der steuerbare Gleichrichter 25 dann nicht, wenn der Anschluß 15 gegenüber dem Anschluß 16 negativ ist. Wenn der Anschluß 15 jedoch gegenüber dem Anschluß 16 immer stärker positiv wird, fließt durch den Widerstand 26, den Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 25 und den Widerstand 29 ein Strom, der den steuerbaren Gleichrichter leitend macht. In "diesem Augenblick tritt in der Primärwicklung des Transformators 27 ein Stromstoß auf, der in der Sekundärwicklung kurzzeitig eine hohe Spannung induziert. Diese induzierte Spannung ist durch die Diode 30 von der Primärwicklung getrennt, und sie ist ausreichend hoch, um die Zündstrecke des Vakuumschalters 10 über die Zündelektrode 13 zu zünden. Dies ist selbst dann möglich, wenn der Widerstandswert der Zündelektrode verhältnismäßig hoch ist.

Wenn die Zündstrecke gezündet ist, fällt die Spannung an der Zündelektrode 13 auf Grund der Hauptentladung innerhalb des Vakuumschalters auf einen niedrigen positiven Wert ab. Die Diode 30 wird dabei an Durchlaßspannung gelegt, so daß sie einen Strom vom steuerbaren Gleichrichter 25 zur Zündelektrode 13 durchläßt. Dadurch wird die Zeitspanne, in der der Vakuumschalter leitet, auf eine Zeitspanne ausgedehnt, die durch die Größe des Kondensators 32 und des Widerstandes 31 bestimmt ist. Während der Zeitspanne, in der der steuerbare Gleichrichter 25 leitet, wird somit der Kondensator 32 zuerst aus der Sekundärwicklung 27S des Transformators und daran anschließend über die Diode 30 aufgeladen. Die Ladung des Kondensators 32 spannt die Kathode des steuerbaren Gleichrichters 25 in positiver Richtung vor. Wenn so mit die Amplitude der positiven Spannung am Anschluß 15 anfängt abzunehmen, erreicht das Potential der Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 bald einen Wert, der nicht mehr ausreicht, die zum Leiten erforderliche Spannung zwischen der Anode und der Kathode des steuerbaren Gleichrichters 25 zu gewährleisten. Durch die Wahl des Kondensators 32 und des Widerstandes 31 kann daher der steuerbare Gleichrichter 25 bei einem ganz bestimmten Phasenwinkel der Speisewechselspannung gesperrt werden. Alle Ladungen, die sich bei leitendem Gleichrichter 25 im Kondensator 28 angesammelt haben, fließen über den Widerstand 29 ab, während der steuerbare Gleichrichter 25 gesperrt ist

Der Transformator 27 ermöglicht in Verbindung mit der Diode 30 die Erzeugung von Spannungsstößen, deren Amplitude ein Vielfaches der Amplitude der Netzspannung ist Dadurch kann die Zündstrecke im Vakuumschalter gezündet werden. Selbst eine Netzspannung von 120 V oder eine noch niedrigere Spannung von etwa 100 V ist ausreichend, um einen ausreichend hohen Zündstrom zu liefern, um den Strom in der Hauptentladungsstrecke aufrecht zu erhalten, sofern sie gezündet hat Diese Schaltungsanordnung kann mit Erfolg zum Zünden von Vakuumschaltern verwendet werden, deren Zündelektroden Widerstandswerte von mehreren Megaohm aufweisea Gewünschtenfalls kann der steuerbare Gleichrichter 25 nach F i g. 2 aus einem eingebauten Netzteil gespeist werden. Dann wird die Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 vom Anschluß 15 abgetrennt und der Schaltkreis nach F i g. 3 statt dessen an die Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 angeschlossea Der Schaltkreis nach Fig.3 weist eine Gleichspannungsquelle 35 auf. deren negativer Pol geerdet ist und deren positiver Pol über einen Strombegrenzungswiderstand 36 sowohl mit der Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 als auch mit der einen Seite eines Kondensators 37 verbunden ist. Die andere Seite des Kondensators 37 ist geerdet. An der Anode des gesteuerten Gleichrichters 25 liegt daher immer eine positive Spannung an, und außerdem kann dem Netzteil nach F i g. 3 kurzzeitig zusätzlicher Strom entnommen werden, da im Kondensator 37 Ladung gespeichert ist.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 kann derart abgewandelt werden, daß es möglich ist, einen Vakuumschalter mit einer hochohmigen Zündelektrode in der negativen Halbwelle der Speisewechselspannung zu zünden. Bei dieser Ausführungsform ist der steuer-

. bare Gleichrichter umgekehrt gepolt und verschaltet. Die Kathode des Gleichrichters ist also mit dem Anschluß 15 verbunden, während die Anode mit der einen Seite der Primärwicklung des Transformators 27 verbunden ist. Die andere Seite der Primärwicklung des Transformators 27 ist über einen Kondensator 28 mit dem Anschluß 16 verbunden. Der Widerstand 29 ist nun mit der Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 verbunden und liegt zum Serienschaltkreis aus Kondensator 28 und Primärwicklung des Transformators 27 parallel. Der veränderbare Widerstand 26 liegt wieder zwischen dem Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 25 und der Gleichrichteranode. Mit Hilfe des Widerstandes 26 kann man den Phasenwinkel genau einstellen, bei dem der steuerbare Gleichrichter 25 leitend wird. Die Diode 30 ist ebenfalls umgekehrt gepolt, so daß die Kathode der Diode 30 mit der Anode des steuerbaren Gleichrichters 25 verbunden ist, während die Anode der Diode 30 mit dem Strombegrenzungswiderstand 31 in Verbindung steht.

Die Wirkungsweise der derart modifizierten Schaltungsanordnung nach F i g. 2 gleicht im wesentlichen der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung, die bereits beschrieben wurde. Der Zündimpuls für den Vakuumschalter wird jedoch nur dann abgegeben, wenn das Potential des Anschlusses 15 gegenüber dem des Anschlusses 16 negativ ist. Zusätzlich kann der steuerbare Gleichrichter 25 auch in der abgewandelten Ausführungsform mittels des eingebauten Netzteiles nach F i g. 3 betrieben werden.

Für manche Anwendungen kann es günstig sein, den Vakuumschalter unabhängig von der momentanen Polarität der Wechselspannung zu zünden. Um in der Lage zu sein, den Vakuumschalter entweder bei positiver oder bei negativer Spannungspolarität zu zünden, können Schaltungsanordnungen parallel geschaltet sein, wie sie an Hand von F i g. 2 beschrieben wurden, um die Zündelektrode 13 des Vakuumschalters mit Zündimpulsen zu versorgen. Eine solche Parallelschaltung von Zündschaltungsanordnungen nach F i g. 2 hat aber zur Folge, daß die eine Schaltungsanordnung für die andere als Belastung wirkt So ist die Ausgangsdiode der einen Schaltungsanordnung, beispielsweise die Diode 30 nach F i g. 2, für die Spannung, die der Zündelektrode 13 von der anderen Schaltungsanordnung zugeführt wird, immer in Durchlaßrichtung gepolt Dadurch sind die mit beiden Schaltungsanordnungen erzielbaren Zündspannungen stark nach unten begrenzt Um dies zu vermeiden, kann jedoch eine Schaltungs-

6s anordnung nach F i g. 4 benutzt werdea Diese Schaltungsanordnung enthält drei steuerbare Gleichrichter 65, 66 und 67, beispielsweise steuerbare Silicium-Gleichrichter. Die Kathode des steuerbaren Gleichrich-

ters 66 ist mit dem Anschluß 15 verbunden, während seine Anode über einen Vorspannungswiderstand 68 mit dem Anschluß 16 verbunden ist. Der Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 66 ist über einen Vorspannungswiderstand 69 an die Kathode einer Diode 70 angeschlossen, deren Anode mit dem Anschluß 16 verbunden ist. Die Diode 70 verhindert, daß an dem Steueranschluß des Gleichrichters 66 eine schädliche Rückspannung auftreten kann.

Die Anode des steuerbaren Gleichrichters 66 ist außerdem mit der einen Seite der Primärwicklung eines AuTwärtstransformators 71 verbunden. Die andere Seite der Primärwicklung ist über einen Kondensator 72 mit dem Anschluß 16 verbunden. Die Anode des steuerbaren Gleichrichters 66 ist weiterhin über eine Drosselspule 73 mit der Anode einer Ausgangsdiode 74 und den Kathoden der steuerbaren Gleichrichter 65 und 67 verbunden. Der Steueranschluß des Geichrichters 65 ist über einen Vorspannungswiderstand 75 mit der Kathode einer Diode 76 verbunden, deren Anode mit dem Anschluß 15 und damit mit der Anode des steuerbaren Gleichrichters 65 verbunden ist Die Diode 76 verhindert, daß an den Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 65 eine schädliche Rückspannung gelegt werden kann.

Der Steueranschluß des steuerbaren Gleichrichters 67 ist über einen Widerstand 77 mit der Kathode einer Diode 78 verbunden, deren Anode am Anschluß 16 liegt. Die Diode 78 sorgt dafür, daß an den Steueranschluß des Gleichrichters 67 keine schädliche Rückspannung gelegt werden kann. Der Verbindungspunkt zwischen den Kathoden der steuerbaren Gleichrichter 65 und 67 und der Anode der Diode 74 erhält über eine Diode 80 und einen Strombegrenzungswiderstand 79 eine negative Vorspannung. Die Kathode der Diode 80 ist mit dem Anschluß 15 verbunden.

Die eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 71 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung dieses Transformators und dem Kondensator 72 verbunden. Die andere Seite der Sekundärwicklung ist über einen Widerstand 81 mit der Kathode der Diode 74 und der Anode des steuerbaren Gleichrichters 67 und über einen Kondensator 82 mit der Zündelektrode des Vakuumschalters 10 verbunden.

Wenn das Potential des Anschlusses 15 gegenüber dem des Anschlusses 16 positiv wird, werden die Diode 80 und die Gleichrichter 66 und 67 gesperrt. In diesem Falle arbeitet die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 genauso wie die Schaltungsanordnung nach F i g. 2.

Wenn das Potential des Anschlusses 15 gegenüber dem des Anschlusses 16 negativ wird, wird der steuerbare Gleichrichter 65 gesperrt. Gleichzeitig begrenzt die Diode 74 den Spannungsabfall zwischen der Anode und der Kathode des steuerbaren Gleichrichters 67 auf einen Wert, der zum Zünden dieses Gleichrichters zu niedrig ist Am steuerbaren Gleichrichter 66 tritt nun jedoch zusammen mit einer positiven Steuerspannung eine in Durchlaßrichtung gepolte Spannung auf, so daß der steuerbare Gleichrichter 66 leitend wird. Demzufolge wird in der Sekundärwicklung des Transformators 71 ein Hochspannungsimpuls erzeugt der kapazitiv über den Kondensator 82 an die ZQndelektrode 13 des Vakuumschalters 10 angekoppelt wird. Der Vakuumschalter kann daher zünden. Wenn der Vakuumschalter gezündet hat, wächst die Spannung an der Zündelektrode 13 auf einen hohen positiven Wert an, so daß auch die Anode des steuerbaren Gleichrichters 67 gegenüber seiner Kathode positiv wird.

Gleichzeitig wird auch an den Steueranschluß de Gleichrichters 67 über den Widerstand 77 ein positive Potential gelegt, so daß der steuerbare Gleichrichter 6; leitet. Dadurch kann über die Zündstrecke 12, 13, dei Kondensator 82, den Widerstand 81, den steuerbare! Gleichrichter 67, die Drossel 73 und den steuerbarei Gleichrichter 66 ein Zündstrom fließen. Der Kondensa tor 82 wird daher auf eine Spannung aufgeladen, die se hoch ist, daß der Spannungsabfall zwischen der Anodi

ίο und der Kathode der Gleichrichter 66 und 67 zu niedrij wird, um sie weiterhin leitend halten zu können. Di< beiden Gleichrichter 66 und 67 werden daher gesperr und der Zündstrom hört auf.

F i g. 5 stellt eine Schaltungsanordnung zum Zünder eines Vakuumschalters dar, die den eben beschriebener Schaltungsanordnungen ähnlich ist Im Unterschied zi den bereits beschriebenen Schaltanordnungen brauch jedoch die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 nich mehr den gesamten Zündstrom zu liefern, der für man ehe Vakuumschalter 100 A betragen kann. In diesei Schaltungsanordnung ist ein Schalter 85 vorgesehen der ein steuerbarer Gleichrichter, z. B. ein steuerbarei Silicium-Gleichrichter, oder irgendein anderer elektronischer oder elektromechanischer, durch das Anleger eines Steuersignals an einen Steueranschluß 86 ein schaltbarer Schalter sein kann. Dieser Schalter 85 isi mit der Primärwicklung eines Aufwärtstransformator! 87 und außerdem mit dem Anschluß 15 verbunden. Die andere Seite der Primärwicklung ist über einen Kon densator 88 mit dem Anschluß 16 verbunden. Paralle zur Primärwicklung des Transformators und zum Kondensator 88 liegt ein Widerstand 92. Dieser Widerstanc 92 liefert zum einen bei Bedarf die Vorspannung für den Schalter 85 und bewirkt zum anderen, daß sich dei Kondensator 88 wieder entlädt

Die eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 87 ist über einen Kondensator 89 mit dem Anschluß 16 verbunden. Die andere Seite der Sekundärwicklung des Transformators 87 ist mit der Kathode einer Diode 90 verbunden, deren Anode am Anschluß 15 liegt. Die Kathode der Diode 90 ist außerdem über einen Kondensator 91 mit der Zündelektrode 13 des Vakuumschalters 10 verbunden. Die Primär- und die Sekundärwicklungen des Transformators 87 sind getrennt über Kondensatoren 88 und 89 mit dem Anschluß 16 verbunden, so daß der Kondensator 89 über die Diode 90 nicht aufgeladen werden kann. Dadurch wird auch das Umschalten des Schalters 85 nicht gestört.

Wenn das Potential des Anschlusses 15 gegenüber dem des Anschlusses 16 positiv ist und dann dem Steueranschluß 86 ein Steuersignal zugeführt wird, leitet bzw. schließt der Schalter 85. Das Schließen oder Einschalten des Schalters 85 ruft in der Primärwicklung des Transformators 87 einen Stromstoß hervor, der in der Sekundärwicklung des Transformators 87 eine hohe Spannung induziert Dieser hohe Spannungsimpuls, der wegen der Diode 90 nicht zum Wechselspannungsgenerator 23 gelangen kann, zündet den Vakuumschalter 10. Wenn die Zündstrecke im Vakuumschalter durchschlägt fließt der Zündstrom direkt aus dem Wechselspannungsgenerator 23 fiber die Diode 90 und den Kondensator 91 zur Zündelektrode 13. bis der Kondensator 91 vollständig aufgeladen ist Der volle Zündstrom wird daher hauptsächlich Ober die Diode 90 und weniger über den Schalter 85 geliefert Darüber hinaus ist die Ladung im Kondensator 91 im Zündzeitpunkt verhältnismäßig klein, da die ZQndelektrode

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selbst einen hohen Widerstand hat, der in der beschriebenen Ausführungsform ein Megaohm oder größer sein kann. Das Aufladen des Kondensators 91 würde für Kondensatorgrößen, wie sie für diese Schaltungsanordnung üblich sind, mehr als eine Minute dauern. Die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 kann auch mit einem eingebauten Netzteil nach Fig.3 betrieben werden. Wenn der steuerbare Schalter 85 nicht auf die Polarität der Spannung anspricht, sondern sowohl mit positiven als auch mit negativen Spannungen geschaltet werden kann, so kann man die Diode 90 durch eine Reaktanz, beispielsweise eine Drossel, ersetzen. Dadurch ist es möglich, den Vakuumschalter 10 sowohl mit der positiven als auch mit der negativen Halbwelle der Wechselspannung zu zünden. Bei einer solchen Anwendung kann der steuerbare Schalter 85 einen Triac aufweisen, d. h. eine Zweirichtungs-Thyristortriode. Man kf.nn aber auch Relaiskontakte verwenden.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 6 ist eine Abwandlung der Schaltungsanordnung, die in der F i g. 3 bereits dargestellt ist. Ein steuerbarer Schalter 95, der ein steuerbarer Silicium-Gleichrichter oder ein Triac sein kann, ist in Serie mit der Primärwicklung eines Aufwärtstransformators % und einem Kondensator 97 geschaltet. Dieser Serienzweig ist einem Steuernetzteil parallel geschaltet, der aus einer Gleichspannungsquelle 98 und einem dazu in Serie geschalteten Strombegrenzungswiderstand 99 besteht. Parallel zur Gleichspannungsquelle 98 und dem Widerstand 99 liegt ein Speicherkondensator 100. Die eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 96 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung und dem Kondensator 97 verbunden, während die andere Seite der Sekundärwicklung über einen Kondensator 101 mit der Zündelektrode 13 des Vakuumschalters 10 und über den Widerstand 103 und eine Drosselspule 102 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung des Transformators 96 und dem steuerbaren Schalter 95 verbunden ist Das Steuersignal für den steuerbaren Schaller 95 wird über einen veränderbaren Widerstand 104 vom Anschluß 15 abgenommen. Ein Widerstand 105, der zur Primärwicklung des Transformators % und zum Kondensator 97 parallel geschaltet ist, verbindet den steuerbaren Schalter 85 mit dem Anschluß 16.

Wie man sieht, ist die Ausgangsdiode 30 nach F i g. 2 durch die Drosselspule 102 ersetzt worden. Diese Drosselspule stellt gegenüber den positiven und negativen Spannungsimpulsen, die in der Sekundärwicklung des Transformators % induziert werden, eine hohe Impedanz dar, so daß diese hohen Spannungsimpulse den Zustand des steuerbaren Schalters 95 nicht beeinflussen können. Andererseits kann die Drosselspule verhältnismäßig große Ströme vom steuerbaren Schalter zur Zündelektrode 13 durchlassen, sofern nur die Anstiegszeiten dieser Ströme nicht zu groß sind.

Die bisher beschriebenen Schaltungsanordnunger können bei jeder Polarität ausgelöst werden. Das hängt von der Art des steuerbaren Schalters 85 ab. Diese

S Schaltungsanordnungen können durch die Verwendung von steuerbaren Schaltern 85 modifiziert werden, die lichtempfindlich sind. Hierzu kann man beispielsweise einen lichtempfindlichen, steuerbaren Silicium-Gleichrichter verwenden, das ist ein Gleichrichter, der durch

ίο einen Lichtimpuls gezündet werden kann. Man kann somit zwischen die Anschlüsse 15 und 16 eine Glimmlampe schalten, die immer dann einen Lichtimpuls auf den lichtempfindlichen steuerbaren Gleichrichter richtet, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen 15 und 16 zum Zünden ausreicht. Jeder Lichtblitz macht den steuerbaren Gleichrichter leitend, und die Vorgänge in den Schaltungsanordnungen laufen ab, wie es bereits beschrieben wurde.
F i g. 7 zeigt schematisch eine elektromechanische Schaltungsanordnung zum Zünden eines Vakuumschalters. Diese weist einen Serienzweig auf, der aus einer Drosselspule 120, einem Strombegrenzungswiderstand

121 und einem normalerweise geschlossenen Schalter

122 bestehen. Der Schalter 122 kann beispielsweise ein Trennschalter mit einem Bimetallstreifen sein oder ein anderer Trennschalter, der auf den Strom anspricht, der durch ihn hindurchfließt Dieser Serienstromzweig führt vom Anschluß 15 zum Anschluß 16. Der Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule 120 und dem Widerstand 121 ist über einen Kondensator 123 mit der Zündelektrode 13 des Vakuumschalters 10 verbunden, um die Zeitspanne zu beschränken, während der der Zündstrom geliefert wird. Wenn der Schalter 122 öffnet, weil durch ihn ein großer Strom hindurchfließt, wird die Energie, die in der Drosselspule 120 gespeichert ist, über den Kondensator 123 an die Zündelektrode 13 abgegeben, so daß der Vakuumschalter zündet. Wenn die Spannung, auf die sich der Kondensator daraufhin auflädt, einen vorgegebenen Wert erreicht, verschwindet der Zündstrom wieder. An Stelle des Kondensators 123 kann man auch beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand verwenden, um den temperaturbedingten Widerstandsanstieg, der vom Zündstrom selbst hervorgerufen wird, dazu zu verwenden, die Zeitdauer zu begrenzen, während der ein Zündstrom fließt Das gleiche kann man aber auch mit einem Sicherungsdraht erzielen.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 6 kann ebenfalls derart abgewandelt werden, daß sie mit einem normalerweise geschlossenen Schalter 122 arbeiten kann. Weiterhin ist es möglich, die Schaltungsanordnung nach F i g. 6 mit dem eingebauten Netzteil nach F i g. 3 zu betreiben. Weiterhin ist auch die Verwendung eines relaisgesteuerten Schalters möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum gesteuerten Zünden eines Leistungsvakuumschalters, der eine Zündelektrode und zwei Hauptelektroden aufweist, und mit einem Speisewechselspannungsgcnerator zur Stromlieferung an die Hauptelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen steuerbaren Schalter (18; 25; 85; 95; 122) mit zwei Hauptanschlüssen (7, 8) und einem Steueranschluß (9) aufweist, über die der steuerbare Schalter geöffnet oder geschlossen werden kann, daß der Steueranschluß (9) über einen Widerstand (22,26) in Abhängigkeit von der Momentanamolitude der Speise-Aechselspannung ar.steuerbar ist, daß die Hauptanschlüsse des steuerbaren Schalters mit dem Speisewechselspannungsgenerator (23) oder einer Gleichspannungsquelle (35) in Verbindung stehen und daß die Zündelektrode (13) des Vakuumschalters (10) über einen Koppelkreis mit einem Hauptanschluß des steuerbaren Schalters derart verbunden ist, daß der Vakuumschalter in wählbaren Zeit punkten schaltbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schaltvorrichtung zumindest ein stromempfindlicher Schalter (122) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schaltvorrichtung ein elektromechanischer Schalter ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schaltvorrichtung durch einen eingebauten Gleichstromnetzameil mit Strom versorgt ist (F i g. 3).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stromempfindliche Schalter ein gesteuerter Gleichrichter ist, dessen Hauptanschlüsse zusammen mit der Stromversorgung und einer Koppelvorrichtung einen Serienschaltzweig bilden, und daß dieser Serienschaltzweig über einen weiteren Schaltzweig (275, 30, 31) mit der Zündelektrode verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvorrichtung im ersten Serienschaltzweig die Primärwicklung (27P) eines Transformators ist und daß dieser Serienschaltzweig mit dem zweiten Serienschaltzweig über die Sekundärwicklung (27S) des gleichen Transformators angekoppelt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungszweig, über den der Zündelektrode des Vakuumschalters der Zündimpuls zugeführt ist, ein Schaltelement aufweist (30; 90; 102), durch das die Schließzeit des Vakuumschalters vergrößert ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallelement ein Richtleiter (30; 90) ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement eine Drossel (102) ist.