DE3132338A1 - METHOD FOR THE IGNITION OF CONTROLLABLE SEMICONDUCTOR VALVES THAT SERVE THE DELETION OF SWITCHING ARM ARCHES OF ELECTRICAL SWITCHING DEVICES - Google Patents
METHOD FOR THE IGNITION OF CONTROLLABLE SEMICONDUCTOR VALVES THAT SERVE THE DELETION OF SWITCHING ARM ARCHES OF ELECTRICAL SWITCHING DEVICESInfo
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Description
BROWN,BOVERI & C I 2 AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM . 13. 7-i.ugust 1981BROWN, BOVERI & C I 2 AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM. August 13th, 1981
ZPT/P4-Pt/Ht . Mp.-Nr. 615/31ZPT / P4-Pt / Ht. Mp.no. 615/31
"Verfahren zur Zündung von steuerbaren Halbleiterventilen, die zur Löschung von Schaltlichtbögen elektrischer Schaltgeräte dienen" "Method for the ignition of controllable semiconductor valves, the are used to extinguish switching arcs in electrical switching devices "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Schaltungsanordnung zur· Durchführung des Verfahrens sowie einen elektrischen Schalter, bei dem das Verfahren und die Schaltungsanordnung verwirklicht sind.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 and a circuit arrangement for performing the method and an electrical switch in which the method and the circuit arrangement is realized.
Wechselstrom-Schaltgeräte hoher Schalthäufigkeit weisen insbesondere bei höheren Nennströmen und im Schweriastbetrieb wegen der auftretenden Schal tuch tbögen einen beträchtlichen Verschleiß am Kontakt- und Löschsystem auf, de.t ihre Lebensdauer verringert und Wartungskosten verursacht. Für derartige Einsatzgebiete wurden deshalb verschiedentlich Hybridschaltsysterne vorgeschlagen, bei denen der Laststrom nach öffnen der Hauptkontakte auf einen Nebenweg kommutiert und dort durch eingebaute Halbleiterventile im Nulldurchgang abgeschaltet v/ird. Eine zusätzliche Trennstelle im Stromkreis kann erforderlichenfalls durch einen weiteren, zum Hybridschaltsrsystem in Reihe liegenden und stets stromlos öffenenden Kontakt gebildet v/erden.AC switching devices with a high switching frequency have in particular at higher nominal currents and in heavy-duty operation because of the scarf arcs that occur, a considerable amount Wear on the contact and extinguishing system, de.t their service life reduces and causes maintenance costs. Hybrid switching systems have therefore been used for such areas of application proposed in which the load current commutates after opening the main contacts on a secondary path and there through built-in Semiconductor valves switched off in the zero crossing. An additional separation point in the circuit can be used if necessary formed by a further contact which is in series with the hybrid switching system and always opens without current.
. Eei der Verwendung von steuerbaren Halbleiterventilen im Nebenweg der mechanischen Schaltstelle besteht das Erfordernis einer Zündung dieser Ventile unmittelbar nach Beginn der Kontaktstücköffnung, um den Laststrom zu übernehmen und die Auswirkungen der sich ausbildenden Schaltlichtbögen auf ein Mindestmaß zu verringern. In bisher bekannten Anordnungen werden hierfür Hilfskontaktsysteme oder externe elektronische Ans teuerungsschal tungen verwendet; beide Lösungen erfordern zusätzlichen Aufwand und damit erhöhte Kosten. An die Zuverlässigkeit dieser Hilfsanordnungen sind sehr hohe Ansprüche zu stellen, da der Hybridschalter beim Versagen der Zündung der Ventile wegen des Nichtvorhanaenseins weiterer Lichtbogenlöscheinrichtungen den Laststrom nicht erfolgreich abschalten kann.. Eei the use of controllable semiconductor valves in the bypass The mechanical switching point requires these valves to be ignited immediately after the contact piece begins to open, in order to take over the load current and to minimize the effects of the switching arcs that develop to decrease. In previously known arrangements, auxiliary contact systems or external electronic control scarfs are used for this purpose used; both solutions require additional effort and thus increased costs. The reliability of this Auxiliary arrangements are to be made very high demands, since the hybrid switch due to failure of the ignition of the valves the absence of further arc extinguishing devices cannot switch off the load current successfully.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zündverfahren für in der beschriebenen Weise eingesetzte steuerbare Halbleiterventile aufzuzeigen, die sich durch möglichst geringen apparativen Aufwand und hohe Zuverlässigkeit auszeichnen, sich leicht in Neukonstruktionen von Hybridschaltern integrieren und ggf. bei vorhandenen konventionellen Schaltgeräten nachrüsten lassen.It is therefore the object of the present invention to provide ignition methods to show for controllable semiconductor valves used in the manner described, which are characterized by the smallest possible apparatus Distinguish effort and high reliability, easily integrate into new designs of hybrid switches and, if necessary, with have existing conventional switching devices retrofitted.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur' Zündung des wenigstens einen Halbleiterventiles die elektrische und/oder optische Wirkung des Lichtbogens ausgenutzt wird.This object is achieved according to the invention in that for 'ignition of the at least one semiconductor valve, the electrical and / or optical effect of the arc is used.
Bei einer Schalthandlung tritt — wie bekannt - zwischen den Kontaktstücken der Kontaktstelle der Schaltlichtbogen auf. Dieser Schaltlichtbogen erzeugt zum einen einen Spannungsabfall zumindest an den Fußpunkten, was als elektrische Wirkung des Lichtbogens bezeichnet wird. Die elektrische Wirkung, die darüber hinaus auch zur Di-soziierung der Luftmoleküle und zur Erzeugung von Ionen, oder zur Erzeugung des Plasmas im Lichtbogen führt, soll hierbei nicht betrachtet werden. Die Temperatur im Inneren eines Lichtbogens beträgt einige.tausend °C; hieraus und aus anderen physikalischen Gründen heraus resultiert eine optische Wirkung: Der Lichtbogen strahlt Lichtquanten ab (Lichtblitz)When a switching operation occurs - as is known - between the Contact pieces of the contact point of the switching arc. On the one hand, this switching arc generates a voltage drop at least at the base points, which is referred to as the electrical effect of the arc. The electrical effect that is about it also for the dissociation of the air molecules and for their generation of ions, or leads to the generation of the plasma in the arc, should not be considered here. The temperature in Inside an arc is a few thousand ° C; out of here and out For other physical reasons, the result is an optical effect: The arc emits light quanta (light flash)
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Für die Erfindung ausgenützt wird also die elektrische Wirkung der Erzeugung eines Spannungsabfalles und die optische Wirkung.The electrical effect is therefore used for the invention the generation of a voltage drop and the optical effect.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß des parallelgeschalteten Halbleiterventils bzw. die Steueranschlüsse der paralle.lgeschalteten Halbleiterventile zwischen zwei Kontaktstellen geschaltet ist und daß in den Steueranschluß bzv/ die Steueranschlüsse ein zur Beeinflussung des Steuerstromes die-.J0 nender ohmscher oder nichtohmscher Widerstand eingefügt ist.A circuit arrangement for carrying out the method is characterized in that the control terminal of the parallel-connected semiconductor valve or the control terminals of paralle.lgeschalteten semiconductor valves between two contact points is connected and that in the control terminal BZV / the control terminals a to influence the control current to-.J 0 nender ohmic or non-ohmic resistance is inserted.
Mit dieser Anordnung wird die elektrische Wirkung des Lichtbogens ausgenutzt., um das oder die Halbleiterventile zu zünden, die dann den Laststrom von den Kontaktstellen abkommutieren.With this arrangement, the electrical effect of the arc is used. To ignite the semiconductor valve or valves, which then commutate the load current from the contact points.
Um die optische Wirkung des Lichtbogens ausnutzen zu können, ist es notwendig, die Halbleiterventile oder das Halbleiterventil in unmittelbarer Nähe zur Kontaktstelle anzuordnen, so daß der Lichtbogen im Falle einer Schalthandlung das lichtempfindlicheIn order to be able to use the optical effect of the arc, it is necessary to use the semiconductor valve or the semiconductor valve to be arranged in the immediate vicinity of the contact point so that the light-sensitive arc in the event of a switching operation
„0 Halbleiterventil beleuchten kann. Durch die Lichtquanten, die der Lichtbogen aussendet, wird das Halbleiterventil angesteuert, und die Kommutierung des Lichtbogenstromes von der Kontaktstelle auf das Halbleiterventil bewirkt, wodurch eine Lichtbogenlöschung im Nulldurchgang des Laststromes ohne weitere Belastung der Kontaktstellen erfolgt." 0 can illuminate semiconductor valve. The semiconductor valve is controlled by the light quanta that the arc emits, and the arc current is commutated from the contact point to the semiconductor valve, which means that the arc is extinguished when the load current passes through zero without any further loading of the contact points.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die optische "und elektrische Wirkung des Lichtbogens auszunutzen. Dann wird in den Steuerkre'is bzv/. den Steueranschluß des gesteuerten Halbleiterventils einThere is also the option of the optical and electrical Exploiting the effect of the arc. Then in the control circuit bzv /. the control connection of the controlled semiconductor valve
2Q lichtempfindlicher Widerstand geschaltet, der von dem Lichtbogen beleuchtet wird und dessen Widerstandswert durch die Be strahlung mit dem Lichtbogenlicht sich verringert, wodurch der Lichtbogen aufgrund des durch ihn bewirkten Spannungsabfalles einen Strom durch den Widerstand und damit durch den Steuer-2Q photosensitive resistor switched by the arc is illuminated and its resistance value is reduced by the irradiation with the arc light, whereby the Arc due to the voltage drop caused by it a current through the resistor and thus through the control
O5 anschluß des Kalbleiterventiles zu dessen Ansteuerung hindurchtreiben kann. Dabei ist es unter Umständen zweckmäßig, den lichtempfindlichen Widerstand so auszuwählen, daß sich sein Widerstandswert nachO 5 connection of the Kalbleitervalve can drive through to control it. It may be useful to select the light-sensitive resistor so that its resistance value follows
Löschung des Schaltlichtbogens nur so langsam erhöht, daß die Halbleiterventile langer als für die Dauer einer Laststromhalbschwingung gezündet bleiben. Wenn man zusätzlich noch in den Strahlengang zwischem dem Lichtbogen und dem optisch bzw. lichtempfindlichen Bauelement eine Steuerscheibe einfügt, die den Strahlengang unterbricht und zwar gesteuert unterbricht, kann man eine weitere Verbesserung der Anordnung und der Schaltleistung erzielen.Extinction of the switching arc only increases so slowly that the semiconductor valves last longer than for the duration of a load current half-cycle stay ignited. If you also get into the beam path between the arc and the optical or light-sensitive one Component inserts a control disk, which interrupts the beam path and interrupts in a controlled manner, you can add another Achieve improvement of the arrangement and the switching performance.
■jO Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.■ jO With the help of the drawing, in which some exemplary embodiments of the Invention are shown, the invention will be explained and described in more detail.
Es zeigtIt shows
Figur 1 bis 11 unterschiedliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.Figure 1 to 11 different embodiments of the invention Circuit arrangement.
2Q Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Das Schaltgerät, das nicht weiter dargestellt ist, das aber als Schütz ausgebildet sein kann, .besitzt eine in bekannter Weise betätigbare Kontaktbrücke 1/ die zwei Kontaktstellen 6 und 7 eines mit Anschlußklemmen 5 und 8 ver-2Q A first embodiment of the invention is shown in FIGS to 3 shown. The switching device, which is not shown in detail, but which can be designed as a contactor,. Possesses a contact bridge 1 that can be operated in a known manner / the two contact points 6 and 7 one with terminals 5 and 8
Ot5 sehenen Hauptstrompfades in dem Schaltgerät überbrückt. Die Figur 1 zeigt den Schalter mit geöffneten Kontaktstellen 6 und 7, die Figur 2 zeigt den Schalter mit geschlossenen Kontaktstellen 6 und 7, wobei ein strichliert dargestellter Strom I von der Anschlußklemme 5 zur Anschlußklemme 8 fließt,und die Figur 3 zeigtOt 5 see main current path bridged in the switching device. FIG. 1 shows the switch with open contact points 6 and 7, FIG. 2 shows the switch with closed contact points 6 and 7, a current I shown in broken lines flowing from terminal 5 to terminal 8, and FIG
3Q die Kontaktstellen 6 und 7 in geöffnetem Zustand, wobei zwischen den' Kontaktstücken 6a und 7a an der Kontaktbrücke 1 (bewegliche Kontaktstücke 6a und 7a) und den Festkontaktstücken 6b und 7b jeweils ein Lichtbogen 10 und 11 gezogen wird. Parallel zu den Kontaktstellen 6 und 7 ist ein als Triac ausgebildetes steuerbares Haibleiterventil 4 vorgesehen, dessen Steueranschiuß 3 unter- Zwischenschaltung eines Widerstandes 2 an der Kontaktbrücke 1 zwischen „den beiden Kontaktstellen 6 und 73Q the contact points 6 and 7 in the open state, with between the 'contact pieces 6a and 7a on the contact bridge 1 (movable contact pieces 6a and 7a) and the fixed contact pieces 6b and 7b an arc 10 and 11 is drawn in each case. In parallel with the contact points 6 and 7, a controllable triac is provided Semiconductor valve 4 is provided, the control connection 3 interposition of a resistor 2 on the contact bridge 1 between “the two contact points 6 and 7
angeschlossen ist. Bei der Ausgestaltung der Figuren 1 bis 3 wird also ein Doppelunterbrechungssystem als Hybridschältsystem benutzt und wie oben erwähnt, fließt der Laststrom von der Anschlußklemme 5 über die Kontaktstelle 6, die Kontaktbrücke 1 7 und die Kontaktstelle 7 zur Anschlußstelle 8. Der Spannungsabfall an der geschlossenen Kontaktstelle 7 ist so gering, daß sich kein wirksamer Steuerstrom vom Steueranschluß 3 zum Bezugsanschiuß 9 des Triacs 4 ausbildet. Damit bleibt der Triac 4 stromlos. Wenn die bewegliche Kontaktbrücke mit denconnected. In the embodiment of FIGS. 1 to 3, a double break system is used as a hybrid peeling system used and as mentioned above, the load current flows from the terminal 5 via the contact point 6, the contact bridge 1 7 and the contact point 7 to the connection point 8. The voltage drop at the closed contact point 7 is so small that there is no effective control current from the control terminal 3 to Reference connection 9 of the triac 4 forms. That leaves the Triac 4 de-energized. When the movable contact bridge with the
^q Kontaktstücken 6a und 7a mechanisch von den festen Kontaktstücken 6b und 7b in an sich bekannter Weise getrennt wird, werden, wie oben erwähnt, die Lichtbogen 10 und 11 gezogen, die zu Beginn der Schalthandlung nur eine geringe Brennspannung (in der Größenordnung von 20 Volt) besitzen. Damit weist die Kon-^ q Contact pieces 6a and 7a mechanically from the fixed contact pieces 6b and 7b is separated in a manner known per se, As mentioned above, the arcs 10 and 11 are drawn, which at the beginning of the switching operation only have a low operating voltage (in of the order of 20 volts). Thus the consortium
1(- taktbrücke 1 gegenüber der Anschlußklemme 8 eine Potentialdifferenz auf, die einen Steuerstrom über den Widerstand 2 und den Steueranschluß 3 des Triacs 4 zum Bezugsanschluß 9 treibt« Dadurch zündet der Triac und übernimmt den Laststrom vom mechanischen Kontaktsystem. Hierdurch verlöschen die Licht.- 1 ( - clock bridge 1 compared to terminal 8 has a potential difference that drives a control current via resistor 2 and control connection 3 of triac 4 to reference connection 9. This causes the triac to ignite and take over the load current from the mechanical contact system. This causes the lights to go out.
-0 bögen 10 und 11, so daß die Kontaktbrücke 1 nicht mehr mit dem Hauptstromkreis verbunden ist. Eine neuerliche Zündung des Triacs durch einen Steuerstrom kann damit nicht erfolgen und nach-dem der Laststrom im Nulldurchgang unterbrochen ist. wird eine Rückzündung vermieden.- 0 arcs 10 and 11, so that the contact bridge 1 is no longer connected to the main circuit. A renewed ignition of the triac by a control current can therefore not take place and after the load current is interrupted in the zero crossing. backfire is avoided.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Anordnung, bei der anstatt einesFIG. 4 shows a further arrangement in which instead of one
Triacs zwei antiparallel geschaltete rückwärtssperrende Thyristoren 12 und 13 vorgesehen werden. Die Wirkungsweise ist dann die gleiche; die Steueranschlüsse der Thyristoren 12 und 13 _- sind über zusätzliche Dioden 14 und 15 zusammengeschaltet,Triacs two anti-parallel, reverse blocking thyristors 12 and 13 are provided. The mode of action is then the same; the control connections of the thyristors 12 and 13 _- are interconnected via additional diodes 14 and 15,
die die Funktion in an sich bekannter Weise sicherstellen, und über den gemeinsam verwendeten Widerstand 2 mit der Kontaktbrücke verbunden.which ensure the function in a manner known per se, and via the jointly used resistor 2 with the contact bridge tied together.
In der Figur 5 wird die elektrische Wirkung des Lichtbogens dadurch ausgenutzt, daß im Neben- bzw. Parallelkreis zwei in Antiserie geschaltete, rückwärtsleitende Thyristoren 16 und 17 angeordnet sind. Die Steueranschlüsse 18 und 19 dieser beiden Thyristoren sind direkt miteinander und über den gemeinsamen Widerstand 2 mit der Kontaktbrücke verbunden.In FIG. 5, the electrical effect of the arc is used in that two in Reverse-conducting thyristors 16 and 17 connected in anti-series are arranged. The control connections 18 and 19 of this both thyristors are directly with each other and across the common Resistor 2 connected to the contact bridge.
Ben Anordnungen nach den Figuren 1 bis 3, 4 und 5 ist gemeinsam, daß neben der beschriebenen Wirkung beim Ausschalten auch beim Einschalten die Bildung von Prellichtbogen vermieden wird, da beim Auftreten einer durch das Kontaktprellen bedingten Potentialdifferenz zwischen der Kontaktbrücke und dem jeweiligen Bezugsanschluß des jeweils wirkenden steuerbaren Halbleiterventiles der Zündvorgang in der oben beschriebenen Weise ausgelöst wird und damit die PrellichtbÖgen gelöscht werden. Abhängig von der Lage der Einschaltpunkte der Kontaktstellen 6 und 7 zueinander, kann auch der gesamte Einschaltstrom von dem oder den steuerbaren Kalbleiterventilen übernommen werden. Dabei ist der Widerstand 2 so auszulegen, daß er bei Anliegen der vollen Lastkreisspannung den Steuerstrom für die Ventile auf den maximal zulässigen Wert begrenzt. Diese Sch altungs anordnung·, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, kann bei jedem konventionellen Schaltgerät mit Doppelunterbrechungssystem (beispielsweise bei jedem Schütz, Motorschutzschalter und dergl.) zur Anwendung kommen, da lediglich" ein flexibler Anschluß geringen Querschnitts zwischen der Kontaktbrücke 1 und dem Widerstand 2 vorgesehen sein muß, mit dem der Steuerstrom für die Steueranschlüsse abgenommen wird.Ben arrangements according to Figures 1 to 3, 4 and 5 is common, that, in addition to the described effect when switching off, the formation of bounce arcs is avoided when switching on, because when a potential difference caused by contact bouncing occurs between the contact bridge and the respective reference connection of the respectively acting controllable semiconductor valve the ignition process is triggered in the manner described above and thus the bounce arcs are extinguished. Depending on the position of the switch-on points of the contact points 6 and 7 to one another, the entire switch-on current from the controllable Kalbleitervalventilen be taken over. The resistor 2 is to be interpreted in such a way that when the full Load circuit voltage limits the control current for the valves to the maximum permissible value. This circuit arrangement, with which the method according to the invention can be carried out, can be used with every conventional switching device with a double-break system (for example with every contactor, motor protection switch and the like.) are used, since only "a flexible Connection of small cross-section between the contact bridge 1 and the resistor 2 must be provided with which the control current for the control connections is removed.
Das beschriebene Verfahren kann auch dann benutzt werden, wennThe method described can also be used if
Schaltlichtbögen elektromagnetischer Relais kleiner Leistung zu löschen sind.Eine derartige Schaltungsanordnung zeigt die Figur. In die Hauptleitung zwischen den Anschlußklemmen 5 und 8 sind zwei Schließerkontakte 20a und 20b eingeschaltet, die über eine Verbindungsleitung 20 in Reihe geschaltet sind. Diese Ver-Switching arcs of low power electromagnetic relays are to be extinguished. Such a circuit arrangement is shown in the figure. In the main line between the terminals 5 and 8, two normally open contacts 20a and 20b are turned on, which have a Connecting line 20 are connected in series. This ver
. bindunsleitung 20 entspricht in ihrer elektrischen Bede'utung der Kontaktbrücke 1 der Figuren 1 bis 5. Die Schließerkontaktstücke 20a und 20b werden von einen elektromagnetischen Relais 20c betätigt. Die Zündung des Triacs 4, der den beiden Schliesserkontakten 20 a und 20 b parallelgeschaltet ist (man kann auch sagen , daß er zwischen den Anschlüssen 5 und S liegt) erfolgt in der Weise, wie sie für die Anordnung gem. der Figur 3 beschrieben ist. Der Lichtbogen zwischen einem der beiden Kontaktstellen 20a oder 20b erzeugt einen Spannungsabfall, wodurch eine Potentialdifferenz zwischen dem Steueranschluß und dem in der Figur 6 nicht näher bezeichneten Bezugsanschluß des Trtacs bewirkt, wodurch der Triac 4 gezündet wird,,. Connection line 20 corresponds in its electrical meaning the contact bridge 1 of Figures 1 to 5. The normally open contact pieces 20a and 20b are controlled by an electromagnetic relay 20c actuated. The ignition of the triac 4, the two make contacts 20 a and 20 b is connected in parallel (one can also say that it is between the terminals 5 and S) in the manner described for the arrangement according to FIG. The arc between one of the two contact points 20a or 20b generates a voltage drop, whereby a potential difference between the control terminal and the in the reference connection of the Trtac, not shown in detail in FIG. 6 causes the triac 4 to be ignited,
In Figur 7 ist die Anordnung gern. Figur 6 insoweit modifiziert, als von dem Ralais 20c zusätzlich noch ein Schließerkontakt 21 betätigt wird, der so ausgebildet ist, daß er bei der Kontakt-Öffnungen der beiden Kontaktstellen 20a und 20b nacheilt» Für eine einphasige, netzfreguente Anwendung, darf der Kontakt 21 für stromloses Schalten frühestens 10 Millisekunden nach dem Hybridsystem aus den Kontaktstellen 20a, 20b und dem Triac 4 Öffnen. Durch diese Anordnung wird die Schaltleistung des Relais für Wechselstrom wesentlich erhöht.In Figure 7 the arrangement is like. Figure 6 modified to the extent that than a normally open contact 21 is additionally actuated by the relay 20c, which contact is designed so that it opens at the contact lags behind the two contact points 20a and 20b »For a single-phase, mains-frequency application, contact 21 for currentless switching at the earliest 10 milliseconds after the hybrid system of the contact points 20a, 20b and the triac 4 Open. This arrangement significantly increases the switching capacity of the relay for alternating current.
Die Ausnutzung der optischen Wirkung des Lichtbogens ist in den Sch altungsanordnungen Figur 8 bis Figur 11 verwirklicht» Dabei wird ein Einfachunterbrechungssystem vorgesehen, bei dem der Hauptstrompfad zwischen den Anschlußklemmen 5 und 8 einen in einem Drehpunkt 40 drehbar gelagerten Kontakthebel 41 besitzt, an dessen freiem Ende ein bewegliches Kontaktstück 42 angebracht ist, das mit einem Festkontaktstück 43 zusammenwirkt. Parallel zu der Kontaktstelle 42/43 ist ein lichtempfindlicher Triac geschaltet. Dabei muß die lichtempfindliche Steuerelektrode des Triacs 22 so zu der Kontaktstelle 42/43 ausgerichtet sein, daß ein dort entstehender Lichtbogen 23 diese Steuerelektrode des Triacs 22 beleuchtet. Wenn bei Auftreten des Lichtbogens gem. der Figur 8 der Triac 22 gezündet ist, wird er denThe use of the optical effect of the arc is realized in the circuit arrangements Figure 8 to Figure 11 » A single interrupt system is provided in which the main current path between terminals 5 and 8 one has contact lever 41 rotatably mounted in a fulcrum 40, at the free end of which a movable contact piece 42 is attached, which cooperates with a fixed contact piece 43. Parallel to the contact point 42/43 is a light-sensitive one Triac switched. The light-sensitive control electrode must of the triac 22 should be aligned with the contact point 42/43 so that an arc 23 formed there this control electrode of the triac 22 illuminated. If the triac 22 is ignited when the arc occurs according to FIG
• Laststrom zwischen den Klemmen 5 und 8 übernehmen und im Nulldurchgang
abschalten. Der weitere Laststromfluß wird verhindert, da nach Verlöschen des Schaltlichtbogens kein Licht mehr für die
optische Zündung vorhanden ist.
5 • Take over the load current between terminals 5 and 8 and switch it off at the zero crossing. The further flow of load current is prevented because after the switching arc has been extinguished, there is no longer any light for optical ignition.
5
Der Triac 22 kann ersetzt werden durch zwei antiparalielge-The triac 22 can be replaced by two anti-parallel
rückwärtssoerrendebackwards
schaltete Thyristoren 24 und 25, die ebenfalls optisch ansteuerbar sind. Der Lichtbogen 23 strahlt sein Licht auf die beiden Thyristoren bzw. auf die Steuerelektroden der beiden Thyristoren 24 und 25, die dadurch gezündet werden, den Laststrom übernehmen und nach Erlöschen des Lichtbogens beim nächsten Nulldurchgang sperren.switched thyristors 24 and 25, which can also be controlled optically are. The arc 23 radiates its light onto the two thyristors or onto the control electrodes of the two thyristors 24 and 25, which are thereby ignited, take over the load current and after the arc has been extinguished the next Block zero crossing.
Die Ausnutzung der elektrischen und optischen Wirkung gleichzeitig zeigen die Anordnungen gem. den Fiuren 10 und 11. Bei der Anordnung gem. der Figur 10 ist parallel zu der Kontaktstelle 42/43 ein Triac 26 geschaltet, dessen Steueranschluß 27 über einen lichtempfindlichen Widerstand 28 mit der Anschlußklemme verbunden ist. Der Lichtbogen 23 beleuchtet den lichtempfindliehen Kiderstand 28, wodurch dessen Widerstand verringert wird, so daß ein Steuerstrom über den Steueranschluß 27 des Triacs zu dem Bezugsanschluß 29 des Triacs fließt. Dadurch zündet das Ventil 26 bzw. der Triac 26, übernimmt den Laststrom zwischen den Klemmen 5 und 8 und schaltet diesen im Nulldurchgang ab. Da sich der Widerstandswert des lichtempfindlichen Widerstands nach dem Verlöschen des Lichtbogens sehr schnell wieder erhöht, kann ein zur Zündung ausreichender Steuerstrom nicht mehr fließen.The use of the electrical and optical effects at the same time show the arrangements according to Figures 10 and 11. In the arrangement according to Figure 10, it is parallel to the contact point 42/43 a triac 26 is connected, the control terminal 27 of which is connected to the terminal via a light-sensitive resistor 28 connected is. The arc 23 illuminates the light sensitive Kiderstand 28, which reduces its resistance, so that a control current flows via the control connection 27 of the triac to the reference connection 29 of the triac. This ignites it Valve 26 or triac 26 takes over the load current between terminals 5 and 8 and switches it off when it crosses zero. As the resistance value of the photosensitive resistor increases again very quickly after the arc has been extinguished, a control current sufficient to ignite can no longer be used flow.
Die Figur 11 zeigt eine weitere Variante. Parallel zur Kontakstelle 42, 43 ist eine Reihenschaltung des Widerstandes 28 mit zwei Dioden 32 und 33 geschaltet, und ferner ist parallel zu der Reihenschaltung der Dioden 32, dem Widerstand 28 der der DiodeFigure 11 shows a further variant. Parallel to the contact point 42, 43 is a series circuit of the resistor 28 with two diodes 32 and 33 connected, and further is parallel to the Series connection of the diodes 32, the resistor 28 that of the diode
- rf - - rf -
' eine Antiparallelschaltung zweier Thyristoren 30 und 31 geschaltet. Der Steueranschluß für den Thyristor 30 ist zwischen der Diode 32 und dem Widerstand 28 und der Steueranschluß für die Diode 31 ist zwischen dem Kiderstand 28 und der Diode 33 ° geschaltet. Beide Dioden 32 und 33 entlasten die Steuerstrecken der Thyristoren in an sich bekannter Weise von der Sperrspannungsbeanspruchung. Bei Auftreten des Lichtbogens 23 wird der Widerstandswert des Widerstandes 28 verringert, wodurch über die beiden Steueranschlüsse die beiden Thyristoren 30 und 31 angesteuert werden, Je nach Polarität des Laststromes wird dieser vom Thyristor 30 oder vom Thyristor 31 geführt. Bei Nulldurchgang erlischt der Lichtbogen und dadurch wird der durch den Widerstand 28 fließende Steuerstrom auf Werte unterhalb des Zündstromes begrenzt, so daß die Thyristoren 30 " und 31 in Sperrzustand übergehen. ' An anti-parallel connection of two thyristors 30 and 31 is connected. The control connection for the thyristor 30 is connected between the diode 32 and the resistor 28 and the control connection for the diode 31 is connected between the Kiderstand 28 and the diode 33 °. Both diodes 32 and 33 relieve the control paths of the thyristors from the reverse voltage stress in a manner known per se. When the arc 23 occurs, the resistance value of the resistor 28 is reduced, as a result of which the two thyristors 30 and 31 are controlled via the two control connections. At zero crossing the arc is extinguished and the control current flowing through the resistor 28 is limited to values below the ignition current, so that the thyristors 30 ″ and 31 go into the blocking state.
Der Vorteil, der mit den erfindungsgemäßen Verfahren, die bei den Schaitungsanordnungen der Figuren 1 bis 11 verwirklicht sind, erzielt wird, besteht in der Hauptsache darin, daß die Schaltkontakte durch den Hybridschalter geschont werden, wobei die Schaltungsanordnungen als solche sehr einfach sind. Die Vorteile bei den optisch wirkenden Schaltungsanordnungen (Ausnutzung der optischen Wirkung des Lichtbogens) gegenüber dem Verfahren gem. den Figuren 1 bis 7 liegen darin, daß die Ansteuerung der Halbleiterventile auf optischem Wege ohne eine elektrische Verbindung zum Schaltkontakt erfolgt. Damit ist d<as Halbleiterveritil vom Einschaltstrom entlastet und es reicht prinzipiell eine Einfachunterbrechungsstelle zur Realisierung der sogenannten Hybridlichtbogenloschung aus. Wird trotzdem eine Doppeluriterbrechungsstelle eingesetzt, was ohne weiteres möglich ist, so kann die zweite Kontaktstelle bereits zu Herstellung der Trennstelle verwendet werden. Hierzu muß sie jedoch gegenüber dem Hybridkontakt nacheilend und damit stromlos ausgeschaltet werden. Die Unterdrückung von Prellichtbögen beim Einschaltvorgang erfolgt durch optische Zündung sinngemäß entsprechend in der für die Schaltungsanordnungen 1 bis 7 beschriebenen Weise. Selbstverständlich können die lichtempfindlichenThe advantage of using the method according to the invention, which at the circuit arrangements of Figures 1 to 11 realized are, is achieved, consists mainly in the fact that the switching contacts are protected by the hybrid switch, wherein the circuit arrangements as such are very simple. the Advantages with the optically effective circuit arrangements (utilization the optical effect of the arc) compared to the method according to FIGS the semiconductor valve takes place optically without an electrical connection to the switching contact. So is The semiconductor device is relieved of the inrush current and it is enough principally a single interruption point for realizing the so-called hybrid arc extinguishing. Will anyway If a double opening is used, which is easily possible, the second contact point can already be produced used at the point of separation. To do this, however, it must lag behind the hybrid contact and thus be switched off without current will. The suppression of bounce arcs during the switch-on process is carried out accordingly by optical ignition in the manner described for the circuit arrangements 1 to 7. Of course, the photosensitive
Bauelemente der im Kontaktbereich beim Ausschalten entstehenden " Lichtstrahlung sowohl direkt als auch indirekt unter Zwischenschaltung von Lichtleitern ausgesetzt werden. Natürlich müssen diese Bauelemente vor Fremdlicht einfall geschützt werden.Components created in the contact area when switching off "Light radiation both directly and indirectly with the interposition exposed to light guides. Of course, these components must be protected from incidence of extraneous light.
Das Verfahren, bei dem sowohl die elektrische als auch die optische Wirkung des Lichtbogens ausgenutz wird (Schaltungsanordnungen 10 und 11) ist gegenüber der Schaltungsanordnung der Figuren 8 und 9 bezüglich der Kosten für die Bauelemente wesentlich günstiger «Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Anwendung im Mittelfrequenzbereich: Da die Widerstandszunähme des Fotowiderstands nach Verlöschen des Lichtbogens nur mit beschränkter Geschwindigkeit erfolgt, bleiben die Halbleiterventile - im Gegensatz zu der Anwendung gem. Figuren 8 und 9 - noch während mehrerer Laststromhalbschwingungen leitend. Damit hat die mechallJ nische Schaltstrecke in jedem Falle genügend Zeit zur Entionisierung, so daß sie durch die bei endgültiger Sperrung der Ventile sehr steil ansteigende mittelfrequente Spannung nicht zum Wiederzünden gebracht wird. Die bei einer Abschaltung nach den in den Anordnungen gem. Figuren 8 bis 11 verwirklichten Verfahren auftretenden Schaltlichtbögen sind von sehr kurzer Dauer und belasten das mechanische Kontaktsystem nur wenig. Vielmehr wirken die Schaltlichtbögen kontaktreinigend, was v;eiter vorteilhaft ist.The method in which both the electrical and the optical effect of the arc is used (circuit arrangements 10 and 11) is significantly more favorable compared to the circuit arrangement of FIGS. 8 and 9 in terms of the cost of the components Medium frequency range: Since the increase in resistance of the photoresistor occurs only at a limited speed after the arc has been extinguished, the semiconductor valves - in contrast to the application according to FIGS. 8 and 9 - remain conductive during several load current half oscillations. The mechanical switching path thus has sufficient time for deionization in any case, so that it is not caused to reignite by the medium-frequency voltage, which rises very steeply when the valves are finally closed. The switching arcs that occur when the system is switched off using the methods implemented in the arrangements according to FIGS. Rather, the switching arcs have a contact-cleaning effect, which is also advantageous.
-5 In den Prinzipdarstellungen nach den Figuren 1 bis 11 sind Schaltgehäuse, Antrieb für die beweglichen Kontaktstücke und der--gleichen weggelassen worden. Derartige Schaltgeräte sind an sich bekannt. Ferner sind Schutzorgane für die Halbleiterventile gegen Überströme und Überspannungen ebenfalls zur kla-- 5 In the schematic diagrams of Figures 1 to 11, are drive for the movable contact pieces and the switch housing - same have been omitted. Such switching devices are known per se. Furthermore, protective devices for the semiconductor valves against overcurrents and overvoltages are also
ren und übersichtlichen Darstellung fortgelassen worden.and clear presentation has been omitted.
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