DE2158036B2 - Schaltungsanordnung zum Löschen von als Schalter benutzten steuerbaren Siliziumgleichrichtern in einem Gleichstromkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zu· ι Löschen von als Schalter benutzten, in Reihe zu Verbrauchern liegenden steuerbaren Siliziumgleichrichtern in einem Gleichstromkreis durch periodische Umkehrung der Polarität der an den Verbrauchern und den steuerbaren Siliziumgleichrichtern liegenden Spannung des von einer Gleichspannungsquelle versorgten Gleichstromkreises mit einem in regelmäßigen Abständen mittels Impuls gezündeten Thyristor, einer zwischen eine Verbindungsleitung des Gleichstromkreises und den einen Pol der Gleichspannungsquelle geschalteten, im Hauptstromkreis liegenden Induktionsspule und einem Kondensator, der mit dem Thyristor in Reihe in einem Reihenschwingkreis liegt, von dessen Zeitkonstanten die Dauer der Polaritätsumkehrung ab

hängt . .

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der Zeitschrift »Proceedings lEE«. I960, Vol. 116. Heit 5. S. 801 bis 810. bekannt

Bä dieser bekannten Schaltungsanordnung ist die Induktionsspule des den Kondensator und den Thyristor enthaltenden Reihenschwingkreises von einer im Hauptstromkreis liegenden Induktivität unabhängig. Der Kondensator ist in dem Augenblick, in welchem

•o der Thyristor gezündet wird, nicht geladen. Sobald der Thyristor gezündet wird, wird der Hauptstromkreis kurzgeschlossen, indem der Strom durch den Thyristor geleitet wird. In diesem Augenblick wird der Kondensator auf ein Potential nut zur Polarität der Gleich- stromquelle entgegengesetzter Polarität bis auf einen über dem Wert des Potentials der Gleichstromquelle liegenden Wert aufgeladen. Sobald dieser Wert erreicht ist schwingt der Schwingkreis in Gegenrichtung und erzeugt einen zu dem Hauptstrom durch den Thy-

ristor entgegengesetzten Strom. Erst im dritten Viertel der Schwingungsperiode des Schwingkreises übersteigt der durcii den Schwingkreis hervorgerufene Gegen strom den Hauptstrom durch den Thyristor, löscht den Thyristor und ruft an den Anschlußstellen des Haupt-

Stromkreises eine Umkehrung der Polarität hervor, durch weiche die gesteuerten Gleichrichter im Hauptstromkreis gelöscht werden.

Diese bekannte Schaltungsanordnung weist den Nachteil auf. daß die Induktivität für den im Haupt Stromkreis fließenden Kurzschlußstrom ausgelegt sein muß. Außerdem muß bei dieser bekannten Schaltung die Zündfolge für den Thyristor ausreichend hoch sein, damit Stromschwankungen in den Lasten auf einem er träglichen Wert gehalten werden. Hierzu ist bei der be

kannten Schaltung eine Impulsfolge zur Zündung des Thyristors von 100 Impulsen pro Sekunde vorgesehen. Die Schaltung muß daher jeweils nach 10 Millisekunden die Polarität des Hauptstromkreises umkehren. Dies ist deshalb notwendig, weil unmittelbar mit dem Zünden des Thyristors der Hauptstromkreis kurzgeschlossen wird, wobei der Kurzschluß erheblich länger als die für die Polaritätsumkehr notwendige Zeit dauert, die in der Größenordnung von 50 Mikrosekunden liegen muß. um ein sicheres Löschen der gesteuer- ten Gleichrichter zu gewährleisten. Dies bedeutet jedoch, daß einerseits der Strom durch den Hauptstromkreis wesentlich länger unterbrochen ist und andererseits der Strom durch die Induktivität wesentlich länger Veränderungen unterliegt als die Polaritätsumkehr selbst dauert. Aus diesem Grunde ist eine hohe Zündfolge für den Thyristor erforderlich, um die Stromschwankungen in den Lasten durch geeignete Mittelung auf einen annehmbaren Wert zu bringen. Bei der bekannten Schaltungsanordnung muß außer dem der Thyristor für die Stromstärke im Hauptstrom kreis ausgelegt sein, da der Thyristor bei jedem Auftastvorgang diesen Strom führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die vorgenannten

Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Induktionsspule die Induktivität des Reihenschwingkreises bildet, daß die Gleichspannungs-

<>5 quelle in Reihe mit dem Reihenschwingkreis liegt und die Verbindungsleitung des Gleichstromkreises zwischen der Induktionsspule und dem Kondensator angeschlossen ist, daß ein eigener Ladekreis für den Kon-

vorgesehen ist, der den Kondensator auf ein mit einer die in Reihe liegende Gleichspanjn^gsq diese unterstatzenden Polarität auflädt, φαά daß der Steuerkreis für den Thyristor ei.ien potenligjempfindlichen Schalter aufweist, der iuf ein Poten- «ja! vorbesümmter Höhe des Kondensators anspricht • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bb wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, 4aß zuerst der Kondensator auf ein Potential vorgegebener Größe aufgeladen wird, welches in der Reihe mit der Gleichstromquelle dieselbe Polarität wie diese Gleichstromquelle aufweist Unmittelbar beim Erreichen des vorgegebenen Potentials wird dann der Thyristor gezündet Auf Grund der erfindungsgemäßen Aus- bBdung des Reihenschwingkreises, welcher sowohl die Induktivität, welche die Verbindung mit dem Gleichjiromkreis herstellt, als auch die Gleichspan, mngsquel- |e selbst in Reihe aufweist, wird unmittelbar beim Entladen des Kondensators ein Spannungsabfall an der In- duktionsspule hervorgerufen, und es wird die Polarität des Gleichstromkreises unmittelbar umgekehrt. Dazu ist es nicht erforderlich, den Gleichstromkreis zuvor kurzzuschließen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht demzufolge darin, daß die Stromschwankungen im Gleichstromkreis auf ein Minimum gebracht sind, und zwar sowohl bezüglich der Größe als auch ihrer Dauer, und durch den Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Betätigungen des Thyristors diese Stromschwankungen nicht beeinflußt werden. Dadurch kann die Zündfolgezeit für den Thyristor wesentlich verlängert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung muß der Gleichstromkreis zur Polaritätsumkehr zu keiner Zeit kurzgeschlossen werden, da bei einer Zündung des Thyristors sich der Kondensator in einer solchen Richtung über die Induktionsspule entlädt, daß der Spannungsabfall über der Induktionsspule, welcher nur sehr kurz andauert die Polarität des Gleichstromkreises kurzzeitig umkehrt.

\ 1 einer praktischen Ausführungsform der erfindun_fc ^gemäßen Schaltungsanordnung erfolgt eine Zündung des Thyristors lediglich alle 250 Millisekunden, was einen sehr hoh.:n Zündabstand im Vergleich zu den 10 Millisekunden der bekannten Schaltung bedeutet.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Thyristor nicht durch den durch den Hauptstromkreis fließenden Strom belastet wird.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine Schaltungsanordnung und F i g. 2 einen Spannungsverlauf.

Da der Bezugspunkt oder das Erdpotential bzw. Massepotential elektrisch der gleiche Punkt in der gesamten Schaltung ist, ist er durch das übliche Symbol dargestellt und mit 5 bezeichnet.

■ F i gi 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die die PoIarität einer Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung 16 periodisch umkehrt, in Verbindung mit einer Gleichspanhiingsquelle 8, die Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität aufweist und eine bekannte Speicherbatterie sein kann, einer Induktionsspule 15, einem unpolarisierten Kondensator 25 und einer elektrischen Schalteinrichtung, die ein gesteuerter Siliziumgleichrichter oder Thyristor 35 mit einer Anode 36, einer Kathode 37 und einer Steuerelektrode 38 sein kann und dazu dient einen Entladungskreis für den unpolarisierten Kondensator 25 durch die Gleichspannungsquelle 8 und die Induktionsspule 15, im folgenden kurz Spule 15 genannt zu schließen, wenn die Ladung auf dem Kondensator 25 ein Potential vorbestimmter Größe erreicht

Die Spule 15 ist in Reihe zwischen eine Ausgangsklemme ausgewählter Polarität der Gleichstromquelle 8 und die Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung 16, im folgenden Gleichstromleitung 16 genannt, geschaltet Nach F i g. 1 ist die Spule 15 in Reihe zwischen die AusgangskJemrne positiver Polarität der Batterie 8 und die Gleichstromleitung 16 mittels Leitungen 17 bzw. 18 geschaltet

In einer nachfolgend mehr im einzelnen erläuterten Weise wird durch den Spannungsabfall an der Induktionsspule 15. der durch den Entladungsstrom des Kondensators 25 hervorgerufen wird, die Polarität der Gleichstromleitung 16, die an eine Ausgangsklemme gewählter Polarität der Gleichstromquelle 8 angeschlossen ist in bezug auf die Ausgangsklemme der anderen Polarität umgekehrt. Infolgedessen ist es erforderlich, daß die Spule 15 einen hohen induktiven Widerstand bzw. hohe Induktivität in bezug auf Wechselstrom und, da sie in Reihe zwischen eine Ausgangsklemme gewählter Polarität der Gleichstromquelle 8 und die Gleichstromleitung 16 geschaltet ist einen sehr niedrigen ohmschen Wert oder Gleichstromwiederstand aufweist, um eine merkliche Verringerung des Gleichstrompotentials über die Leitung 16 und die Ausgangsklemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle 8 zu verhindern.

Der Kondensator 25 ist parallel zu einer Reihenschaltung, bestehend aus der Spule 15, der Batterie 8 und der Anoden-Kathoden-Strecke des gesteuerten Gleichrichters 35, das Massepotential 5 geschaltet. Die Anoden-Kathoden-Strecke des gesteuerten Gleichrichters 35 ist infolgedessen parallel zu der von dem Kondensator 25, der Spule 15 und der Gleichstromquelle 8 gebildeten Reihenspaltung geschaltet, um einen Entladungskreis für den Kondensator 25 durch die Gleichstromquelle 8 und die Spule 15 zu schließen, wenn die Ladung auf dem Kondensator 25 eine vorbestimmte Größe erreicht hat.

Um den Kondensator 25 auf ein Potential vorbestimmter Größe mit einer Polarität, die in Reihe die Gleichstromquelle 8 unterstützt, aufzuladen, ist ein eigener Ladekreis vorgesehen. Aus nachfolgend mehr im einzelnen erläuterten Gründen ist eine Quelle für halbwellen-gleichgerichteten Wechselstrom am günstigsten. Um die erforderliche Wechselspannung zu erzeugen, die halbwellengleichgerichtet wird, kann jeder bekannte Oszillator angewendet werden. *n dem dargestellten Ausfiiihrungsbeispiiel ist ein bekannter Hartley-Oszillator vorgesehen, der in dem gestrichelten Rechteck 24 dargestellt ist. Der Oszillator umfaßt eine geteilte Induktivität 26, die an ihrem Mittelpunkt mit einem Bezugspunkt bzw. Massepotential 5 verbunden ist, einen Oszillatortransistor 10 vom PNP-Typ mit einer Basiselektrode 11 und zwei stromführenden Elektroden, einer Emitterelektrode 12 und einer Kollektorelektrode 13, die in der richtigen Polaritätsbeziehung für einen PNP-Transistor parallel zu der Gleichstromquelle 8 über Leitungen 29 und 39 bzw. die Hälfte 26a der geteilten Spule 26 und den Bezugspunkt oder das Massepotential 5 geschaltet sind, und Kondensatoren 27 und 28, von denen der Kondensator 27 die Schwing-

frequenz bestimmt und der Kondensator 28 die positive Rückkopplung von der Spulenhälfte 266 der geteilten Spule 26 zu der Basiselektrode 11 des Oszillatortransistors 10 liefert.

Die Ausgangssignale des Oszillators sind über einen Transformator 26a, 48 einem Verstärkungstransistor 20 vom NPN-Typ mit einer Basiselektrode 21 und zwei stromführenden Elektroden, einer Kolleklorelektrodc 22 und einer Emitterelektrode 23. zugeführt, die in der richtigen Polaritätsbeziehung für einen NPN-Transi stör parallel zu der Gleichstromquelle 8 über die Leitungen 29 und 39 bzw. eine Primärwicklung 46 eines Transformators 45 an den Bezugspunkt oder das Massepotential 5 geschähet sind. Die Ausgangssignaie des Oszillators induzieren ein Wechselstrompotential in der magnetisch mit der Spulenhälfte 26a gekoppelten Wicklung 48 und werden der Basis-Emitter-Strecke des NPN-Verstärkertransistors 20 über eine Diode 54. die die in der Wicklung 48 induzierten Wechselstromsignale halbwellengleichrichtet. und einen Strombegrenzungswiderstand 55 bzw. über den Bezugspunkt oder das Massepotential 5 in der richtigen Polaritätsbeziehung angelegt um einen Basis-Emitter- und folglich einen Kollektor-Emitter-Stromfluß durch den NPN-Transistor 20 zu erzeugen. Das Ausgangssignal des vorbeschriebenen Verstärkerkreises wird mit dem Transformator 45 übertragen auf einen Ladekreis für den Kondensator 25. der von dem Klemmenende 47a einer Sekundärwicklung 47 des Koppeltransformators 45 durch eine Diode 56, einen Widerstand 57, eine Leitung 14, eine Verbindungsstelle 58. den Kondensator 25. die Spule 15, die Batterie 8 von der Klemme positiver Polarität zu der Klemme negativer Polarität und den Bezugspunkt bzw. das Massepotential 5 zu dem Klemmenende 476 der Sekundärwicklung 47 des Kop peUransformators 45 verläuft in bekannter Weise induziert der Strom durch Kollektor und Emitter des NPN-Transistors 20 und die Primärwicklung 46 des Koppeltransformators 45 über die Halbperioden der Oszillator- bzw. Schwingkreis-Ausgangssignale, während denen das Klemmenende 48a der Wicklung 48 eine positive Polarität in bezug auf das Klemmenende 486 aufweist ein Potential in der Sekundärwicklung 47 des Koppeltransformators 45. Die Diode 56 trennt die Rücklaufspannung der Sekundärwicklung 47 von dem Ladekreis und der Widerstand 57 sieht eine Impedanz vor. die das Kurzschließen der Sekundärwicklung 47 verhindert während der gesteuerte Gleichrichter 35 leitend ist

Widerstände 65 und 64 sind in Reihe parallel zu der Reihenanordnung des Kondensators 25, der Spule 15 und der Gleichstromquelle 8 aber die Leitung 14 und den Bezugspunkt oder das Massepotential 5 geschaltet

Die Steuerelektrode 38 des gesteuerten Gleichrichters 35 ist an die Verbindungsstelle 66 zwischen den Widerständen 64 und 65 über einen potentialempfindlichen Schalter 60 angeschlossen.

Ein potentialempfindficher Schalter, der für eine Anwendung bei der erfindungsgemaßen Schaltungsanordnung geeignet ist ist eine Festkörpereinrichtung des Typs, die normalerweise nicht leitend ist jedoch durch ihre stromführenden Elemente 61 und 62 leitend wird, wenn das Ober diesen angelegte Potential das Nenn-Durchbruchspotential übersteigt.

Da der Kondensator 25 entladen wird, wenn er auf das Potential vorbestimmter Größe aufgeladen worden ist sind die Widerstände 64 und 63 so bemessen, daß. wenn der Kondensator 25 auf das Potential vorbestimmter Größe aufgeladen worden ist das zwischen der Verbindungsstelle 66 und der Masse 5 erscheinende Potential von positiver Polarität und einer Größe gleich dem Durchbruchspotential des Schalters 60 ist,

S um einen Stromfluß durch den Schalter 60 und damit einen Steuerstrom für den gesteuerten Gleichrichter 35 hervorzurufen.

Das von dem Oszillator erzeugte Ausgangssignal induziert ein Wechselstromsignal in der Wicklung 48. das

ίο durch die Diode 54 halbwelien-gleichgerichtet wird und durch den Transistor 20 verstärkt wird. Das verstärkte, halbwellen-gleichgerichtete Wechselstromsignal erscheint über der Primärwicklung 46 des Koppeltransformators 45 und induziert ein halbwellen-glelchgench- tetes Wechselspannungssignal in der Sekundärwicklung 47. das den Kondensator 25 durch einen Kreis lädt der von dem Klemmenende 47a der Sekundärwicklung 47 durch die Diode 56, den Widerstand 57. die Leitung 14. den Kondensator 25. die Spule 15, die Batterie 8 von der Klemme positiver Polarität zur Klemme negativer Polarität und die Masse 5 zu dem entgegengesetzten Klemmenende 47fc der Sekundärwicklung 47 geführt ist. Wenn der Kondensator 25 auf das Potential vorgewählter Größe, beispielsweise 100 V in einer prakti- sehen Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung, aufgeladen worden ist weist das über der Verbindung 66 und der Masse 5 auftretende Potential eine genügende Größe, beispielsweise 32 V. auf, um den Schalter 60 durchzusteuern. Der leitend gesteuerte Schalter 60 schließt einen Kreis für den Steuerstrom des gesteuerten Gleichrichters 35. der von der Verbindung 66 durch den Schalter 60, die Steuerstrecke des gesteuerten Gleichrichters 35 zu der Masse 5 geführt ist. um den gesteuerten Gleichrichter 35 in einen leitenden Zustand zu triggern.

Der leitend gesteuerte Gleichrichter 35 schließt einen Entladekreis für den Kondensator 25, der von der mit der Verbindungsstelle 58 verbundenen Platte des Kondensators 25 durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35, die Masse 5. die Batterie 8 in einer Richtung von der Klemme negativer Polarität zu der Klemme positiver Polarität und die Spule 15 zu der gegenüberliegenden Platte des Kondensators 25 verläuft

Es kann diese Entladekreisschleife in mehrere Impedanzen geteilt werden, die Impedanz der Drahtleitungen, die die mit der Verbindungsstelle 58 verbundene Platte des Kondensators 25 mit der Anode des gesteuerten Gleichrichters 35 verbinden, zuzüglich der

so Impedanz des gesteuerten Gleichrichters 35. zuzüglich der Impedanz der die Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 mit der Masse 5 verbindenden Leitung und der Impedanz der Masse, die nachfolgend als Impedanz ZI bezeichnet wird, die Impedanz der Batterie 8 und die Impedanz der Spule 15. Es sei angenommen, daß der Kondensator 25 auf eine Gleichspannung von 100 V aufgeladen wird und daß die Batterie 8 eine 12-V Quelle ist Wenn die Ladung auf dem Kondensator 25 in Reihe mit der Batterie 8 in einer diese unterstützenden Beziehung vorhegt beträgt das Potential zwischen der Verbindungsstelle 58 und der Masse 5 112 V. In Übereinstimmung mit dem zweiten Kirchoff -sehen EM K-Gesetz ist die Summe der Spannungsabfälle um irgendeine geschlossene Schleife eines Netzwer-⁶S kes gleich der Summe der Spannungsanstiege um diese Schleife. Weiterhin sei angenommen, daß ein Viertel der zwischen der Verbindung 58 und der Masse 5 auftretenden Spannung über die Impedanz ZX abfällt, daß

ein Viertel dieser Spannung über die Batterie 8 abfällt und die Hälfte dieser Spannung über die Spule IS abfällt. Das heißt über die Impedanz Z\ tritt ein Spannungsabfall von 28 V, über die Impedanz der Batterie 8 ein Spannungsabfall von 28 V und über die Impedanz der Spule 15 ein Spannungsabfall von 56 V auf. Wenn man diese Schleife von der Bezugspunktverbindung 70, an die die Gleichstromleitung 16 angeschlossen ist, aus weiterverfolgt, so liegt ein Potentialanstieg von 100 V durch den Kondensator 25. ein Potentialabfall von 28 V über die Impedanz Zl für ein Nettoergebnis von 72 V. ein Spannungsabfall von 28 V über die Impedanz der Batterie 8. der das Potential auf 44 V reduziert, plus einem Potentialanstieg von 12 V durch die Batterie 8 von 12 V, der das Potential auf 56 V anhebt, und ein Spannungsabfall über die Spule 15 von 56 V oder 0 V an der Verbindung 70 vor. Infolgedessen ist während der Entladung des Kondensators 25 das Potential der Gleichstromleitung 16, die durch die Spule 15 mit der Ausgangsklemme positiver Polarität der Batterie 8 verbunden ist, um 72 V negativer als die Ausgangsklemme negativer Polarität der Batterie 8, die mit der Masse 5 verbunden ist.

Wenn der Kondensator 25 entladen worden ist, hört der Entladungsstrom auf durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 zu fließen. Infolgedessen fällt, wenn die halbwellen-gleichgerichtete Wechselspannung auf Null fällt, der Stromfluß durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 auf Null für eine genügend lange Zeitdauer, um den gesteuerten Gleichrichter 35 zu löschen Aus diesem Grund ist eine Quelle für eine halbwellen gleichgerichtete Wechselspannung als Ladespannung am besten für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geeignet.

Wenn der gesteuerte Gleichrichter 35 gelöscht ist, lädt sich der Kondensator 25 wieder durch den vorher beschriebenen Kreis auf. Wenn der Kondensator 25 auf das Gleichstrompotential vorbestimmter Größe aufgeladen worden ist, wird der Schalter 60 wieder in den leitenden Zustand getriggert, um den Steuerstromkreis für den gesteuerten Gleichrichter 35 zu schließen und diesen leitend zu triggern und den oben beschriebenen Entladungskreis für den Kondensator 25 zu schließen. Wenn der Kondensator 25 wieder entladen worden ist, wird der gesteuerte Gleichrichter 35 gelöscht.

Infolgedessen arbeitet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als Oszillator, der so lange schwingt, wie ein Ladepotential dem Kondensator 25 geliefert wird, um die Polarität der Gleichstromleitung, die mit einer Ausgangsklemme vorgewählter Polarität der Gleichstromquelle 8 verbunden ist, in bezug auf die Ausgangsklemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle 8 für die Dauer jeder Entladung des Kondensators 25 umzukehren.

r»ie Zeit, die erforderlich ist, um den Kondensator 25 -<■■'■ ·?ίη Gleichstrompotential vorbestimmter Größe aufzuladen, ist bestimmt durch die Zeitkonstante des oben beschriebenen Ladekreises, und die für das Entladen des Kondensators 25 erforderliche Zeit ist durch die Zeitkonstante des oben beschriebenen Entladekreises bestimmt. Infolgedessen ist die Frequenz durch die Zeitkonstante des Ladekreises bestimmt und die Länge der Zeit, während der die Polarität der mit einer Klemme vorgewählter Polarität der Gleichstromquelle 8 verbundenen Gleichstromleitung 11 in bezug auf die Klemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle 8 umgekehrt ist, bestimmt durch die Zeitkonstante des Entladungskreises. Bei einer praktischen Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung liegt die Zeit, die zum Laden des Kondensators 25 auf das Gleichstrompotential vorbestimmter Größe erforderlich ist, in der Größenordnung von 250 Millisekunden und die für das Entladen des Kondensators 25 erforderliche Zeit in der Größenordnung von 60 Mikrosekunden. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kehrt infolgedessen periodisch die Polarität der mit einer Klemme vorgewählter Polarität einer Gleichstromquelle verbundenen Gleichstromleitung in bezug auf die Klemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle mit einer durch die Zeitkonstante des Ladekreises bestimmten Wiederholungsrate bzw. Folgefrequenz für eine Zeitdauer um, die durch die Zeitkonstante des Kondensatorentladekreises bestimmt ist, wie es in der Kurve der F i g. 2 veranschaulicht ist.

Aus Darstellungsgründen ist in F i g. 1 als eine elektrische Last ein Widerstandselement 72 zwischen die Gleichstromleitung 16 und die Masse 5 über die Anode

ίο 76 und die Kathode 77 eines gesteuerten Gleichrichters 75 geschaltet. Obgleich die elektrische Last als ein Widerstand dargestellt ist, kann diese Last eine elektrische Lampe, ein Elektromotor, ein Radio oder irgendeine andere bekannte elektrische Last sein. Zwischen die Steuerelektrode 78 und die Kathode 77 des gesteuerten Gleichrichters 75 ist ein Triggerkreis 79 geschaltet, der. da er irgendein Kreis von einer Vielzahl von bekannten Triggerkreisen für gesteuerte Gleichrichter sein kann und für sich keinen Teil der Erfindung bildet, nur in Blockform dargestellt ist. Bei Bedarf legt der Triggerkreis 79 ein Triggersignal an die Steuerelektroden-Kathoden-Strecke des gesteuerten Gleichrichters 75, das so lange aufrechterhalten wird, wie die elektrische Last 72 mit Energie versorgt werden soll.

Bei jeder Umkehrung der Polarität der Spannung an der Gleichsiromleitung 16 während der Entladung des Kondensators 25 weist das über die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 75 angelegte Potential ebenfalls Polaritätsumkehr auf, durch die der Anoden-Kathoden-Strom für eine Zeitdauer unterbrochen wird, die lang genug ist, um den Gleichrichter 75 zu löschen. Solange der Triggerkreis 79 ein Steuersignal bereitstellt, wird der gesteuerte Gleichrichter 75 wieder leitend getriggert, um den Energieversorgungskreis für die elektrische Last 72 wieder herzustellen, wenn das Potential der Gleichstromleitung 16 bei dem Abschluß jeder Entladung des Kondensators 25 wieder zum normalen Zustand zurückkehrt. Da der gesteuerte Gleichrichter 75 nur für eine extrem kurze Zeitdauer in dei Größenordnung von 60 Mikrosekunden gelöscht ist verhindert die elektrische Trägheit der elektrischer Last 72 eine bemerkbare Unterbrechung ihres Energie Versorgungskreises. Wenn die elektrische Last 72 ent regt werden soll, wird das von dem Triggerkreis 79 ge SS lieferte Steuersignal von der Steuerstrecke des ge steuerten Gleichrichters 75 weggenommen. Infolgedes sen wird der gesteuerte Gleichrichter 75 nach seiner nächsten Löschen nicht wieder in den leitenden Zu stand getriggert. wenn das Potential der Gleichstrom to leitung 16 in den normalen Zustand zurückkehrt.

Obgleich bei der Anordnung in F i g. 1 nur eine elel· trische Last über einen gesteuerten Gleichrichter zw sehen die Gleichstromleitung 16 und den Bezugspunl oder die Masse 5 geschaltet ist können viele eiektr sehe Lasten so dazwischengeschaltet werden. Wahrer des Betriebs der erfindungsgemäßen Schaltungsanon nung werden alle leitend gesteuerten Gletchrichti durch die Entladung des Kondensators 25 gelöscl

509 537/:

Wenn das Potential der Gleichslromleitung 16 zu dem normalen Zustand zurückkehrt, werden die gesteuerten Gleichrichter, bei denen ein Triggersignal zwischen deren Steuerelektrode und Kathode aufrechterhalten wird, wieder in den leitenden Zustand getriggert, um die Energieversorgungskreise für die zugeordneten elektrischen Last zu schließen, und solche gesteuerte Gleichrichter, zwischen deren Steuerelektrode und Kathode kein Triggersignal angelegt ist, gelöscht bleiben, um die Energieversorgungskreise für die zugeordneten elektrischen Lasten unterbrochen zu halten.

Andere elektrische Lasten, die durch andere Schaltungseinrichtungen wie einen gesteuerten Gleichrichter geschaltet werden, können ebenso zwischen die Gleichstromleitung 16 und die Masse 5 geschaltet werden. Diese Einrichtungen werden durch die Entladungen des Kondensators 25 nirSt beeinflußt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in bezug auf ein Gleichstromsystem mit negativer Erde beschrieben worden.

Die Schaltung arbeitet in gleicher Weise zufriedenstellend bei der Anwendung einer positiven Erde oder bei nicht geerdeten Systemen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Spule 15 benützt, um die Kapazität des Kondensators 25 wesentlich zu verringern. Die Schaltung kann auch nur mit der Induktivität der Leitung zwischen der Batterie und der Versorgungsleitung in Verbindung mit einem größeren Kondensator ebenfalls zufriedenstellend arbeiten.

Die Spannungsquelle, die die Ladungspannung für den Kondensator 25 liefert, kann direkt parallel zu dem Kondensator 25 geschaltet sein.

Während solcher Zeiten, zu denen es nicht erforderlich ist, daß die gerade beschriebene Schaltung arbeitet. kann es wünschenswert sein, die Schaltung lediglich in einen Bereitschaftszustand zu bringen, um Leistung zu sparen, der das prompte Arbeiten der Schaltung bei Bedarf gestattet. Zwischen die mit der Verbindungsstelle 58 verbundene Platte des Kondensators 25. die in bezug auf die Masse 5 eine positive Polarität aufweist, und die Masse 5 ist eine Reihenschaltung von Widerständen 81 und 82. der Basis-Emitter-Strecke eines NPN-Transistors 30 und eines Widerstandes 83 geschaltet. Das Spannungsteilernetzwerk, das die Reihen- widerstände 81. 82 und 83 umfaßt wird so eingestellt, daß wenn Jie Spannung am Kondensator 25 einer gewählten Größe geringfügig kleiner als das Durchbruchspotential des Schalters 60 ist. Strom durch die Basiselektrode 31 und Emitterelektrode 33 des Transi siors 30 und infolgedessen Strom durch dessen Kollektorelektrode 32 und Emitterelektrode 33 fließt. Wenn der Transistor 30 durch die Kollektor-Emitter Strecke leitet ist das Potential an der Verbindungsstelle 85 von positiver Polarität in bezug auf die Verbindungsstelle 86 und ist infolgedessen die Diode 87 in Vorwärtsrichtung gepolt Durch den resultierenden Stromfluß durch den Widerstand 88 wird ein Potential an der Verbindungsstelle 86 von einer in bezug auf die Masse 5 positiven Polarität solcher Größe erzeugt die genügt den Fluß des Emitter-Basis-Stromes durch den Oszillatortransistor IO zu unterbrechen, und infolgedessen umzupolen, wird der Oszillatortransistor 10 nichtleitend gesteuert. Wenn der Oszillatortransistor 10 gesperrt ist, ist der Oszillator abgeschaltet und es wird keine zusatz- 6s liehe Ladung auf den Kondensator 25 gebracht. Sollte die Ladung auf dem Kondensator 25 kleiner werden.

dann verringert sich der Kollektor-Emitter-Slrom durch den Transistor 30. Durch diese Verringerung des Kollektor-Emitter-Stromes durch den Transistor 30 wird ein Potential an der Verbindungsstelle 85 von einer Größe hervorgerufen, das weniger postiv als das an der Verbindungsstelle 86 ist, um die Diode 87 umpolen, die den Stromfluß unterbricht. Wenn der Stromfluß durch die Diode 87 unterbrochen ist geht das Potential an der Verbindungsstelle 86 auf Erdpotential und infolgedessen fließt der Emitter-Basis-Strom durch den Oszillator-Transistor 10, um einer, Emitter-Kollektor-Strom hervorzurufen. Wenn der Emitter-Kollektor-Strom durch den Oszillatortransistor 10 fließt arbeitet der Schwingkreis wieder, um den Kondensator 25 zu laden. Wenn sich der Kondensator 25 auf eine Gleichspannung der gewählten Größe aufgeladen hat, die geringfügig kleiner ist als das Durchbruchspotential des Schalters 60 ist, wird das Potential an der Verbindungsstelle 85 wieder positiver als das Potential an der Verbindungsstelle 86. um die Diode 87 in Vonvärtsrichtung vorzuspannen. Wenn die Diode 87 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, wird durch den Stromfluß durch den Widerstand 88 ein Potential an der Verbindungsstelle 86 von einer in bezug auf die Masse 5 positiven Polarität solcher Größe hervorgerufen, die genügt, den Fluß des Emitter-Basis-Stromes durch den Oszillatortransistor 10 zu unterbrechen und den Oszillator abzuschalten.

Nach Bedarf kann ein Signal positiver Polarität zwischen einer Eingangsklemme 90 und die Masse 5 von einer äußeren Signalquelle 91 angelegt werden. Dieses Signal wird zwischen die Basiselektrode 51 und die Emitterelektrode 52 eines NPN-Transistors 50 in der richtigen Polaritätsbeziehung zur Erzeugung eines Basis-Emitter-Stromflusses durch einen NPN-Transistor angelegt. Infolgedessen leitet dieser Transistor 50. wenn dessen Kollektorelektrode 53 mit der Ausgangsklemme positiver Polarität der Batterie 8 verbunden ist durch die Kollektorelektrode und Emitterelektrode, um einen Kreis für den Stromfluß durch die Basiselektrode 41 und die Emitterelektrode 42 eines NPN-Transistors 40 über einen Strombegrenzungswiderstand 44 zu schließen. Wenn die Kollektorelektrode 43 des NPN-Transistors 40 durch die Reihenwiderstände 82 und 81 zu der mit der Verbindungsstelle 58 verbundenen Platte des Kondensators 25, die eine in bezug auf die Masse 5 positive Polarität aufweist verbunden wird, wird durch den Fluß des Emitter-Basis-Stromes durch den NPN-Transistor 40 ein Kollektor-Emitter-Stromfluß durch diesen ausgelöst um Basisstrom vom Transistor 30 abzuziehen, was eine Bedingung darstellt durch die der Transistor 30 in den Sperrzustand gesteuert wird. Wenn der Transistor 30 gesperrt ist befindet sich die Verbindungsstelle 85 im wesentlichen auf Erdpotential und die Diode 87 wird in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Wenn die Diode 87 in Rückwärtsrichttmg vorgespannt ist ist der Oszillator wie oben erläutert eingeschaltet, um kontinuierlich ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Ladung auf den Kondensator 25 bringt. Bei leitendem Transistor 50 wird eine Ladung auf den Kondensator 95 aufgebracht der an der Verbindungsstelle 96 eine gegenüber der Masse 5 positive Polarität aufweist. Durch diese Spannung am Kondensator 95 wird der Transistor 40 far eine Zeitdauer, nachdem das Signal von der Klemme 90 weggenommen ist leitend gehalten, die durch den Wert des Widerstandes 97 bestimmt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Löschen von als. Schalter benutzten, in Reihe zu Verbrauchern liegenden steuerbaren Siliziumgleichrichtern in einem Gleichstromkreis durch periodische Umkehrung der Polarität der an den Verbrauchern und steuerbaren Siliziumgleichrichtern liegenden Spannung des von einer Gleichspannungsquelle versorgten Gleichstromkreises mit einem in regelmäßigen Abständen mittels Impuls gezündeten Thyristor, einer zwischen eine Verbiodungsleitung des Gleichstromkreises und den einen Pol der Gleichspannungsquelle geschalteten, im Hauptstromkreis liegenden induktionsspule und einem Kondensator, der mn dem Thyristor in Reihe in einem Reihenschwingkreis Hegt von dessen Zeitkonstanten die Dauer der Polaritätsumkehr abhängt dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (IS) die Induktivität des Reihenschwingkreises (8. 15. 25. 35) bildet, daß die Gleichspannungsquelle (8) in Reihe in dem Reihenschwingkreis liegt und die Verbindungsleitung (16) des Gleichstromkreises zwischen der Induktionsspule (15) und dem Kondensator (25) angeschlossen ist, daß ein eigener Ladekreis (24) für den Kondensator (25) vorgesehen ist, der den Kondensator (25) auf ein Potential mit einer die in Reihe liegende Gleichspannungsquelle (8) diese unterstützenden Polarität auflädt, und daß der Steuerkreis für den Thyristor (35) einen potentialempfindlichen Schalter (60) aufweist, der auf ein Potential vorbestimmter Höhe des Kondensators (25) anspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (15) einen hohen induktiven und einen sehr kleinen ohmschen Widerstand aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis (24) eine Quelle für halbwellengleichgerichteten Wechselstrom ist.

4 Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der potentialempfindliche Schalter (60) mit einem Abgriff (66) eines Spannungsteilers (64, 65) verbunden ist. der seinerseits parallel zu der aus dem Kondensator (25), der Induktionsspule (15) und der Gleichspannungsquelle (8) bestehenden Reihenschaltung geschaltet ist.