DE2049178A1

DE2049178A1 - Device for controlling electrical consumers connected to an alternating current network

Info

Publication number: DE2049178A1
Application number: DE19702049178
Authority: DE
Inventors: Konstantin Dipl.-Phys. 7758 Meersburg. P Apel
Original assignee: Holzer Patent AG
Current assignee: Holzer Patent AG
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1970-10-07
Publication date: 1971-11-11
Also published as: DE2049178C3; CH509698A; DE2049178B2

Description

Die Priorität der Anmeldung 006416/70 vom 29.4.1970 in der Schweiz ist in Anspruch genommen.The priority of application 006416/70 from April 29, 1970 in Switzerland is used.

Einrichtung zur Steuerung von an einem Wechselstromnetz liegenden elektrischen Verbrauchern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerdung von an einem Wechselstromnetz liegenden Verbrauchern, insbesondere Elektromotoren.Device for the control of lying on an alternating current network electrical consumers The invention relates to a control device from loads connected to an alternating current network, in particular electric motors.

Elektrische Verbraucher werden heute in zunehmendem Maße elektronisch gesteuert bzw. ein- und ausgeschaltet.Electrical consumers are becoming increasingly electronic today controlled or switched on and off.

In der Regel verwendet man zum Steuern bzw. Schalten der elektrischen Leistung Thyristoren, Triacs und ähnliche Schaltelemente. Bei relativ einfachen elektrischen Geräten, wie z.B. bei Temperaturschalteinrichtungen, Feuchtigkeitsregelungen usw ist dabei der Aufwand für die Steuerelektronik sehr klein. Er beschränkt sich in der Regel auf zwei Transistoren, æ.B. einer Triggers¢haltung, und einige Widerstände.As a rule, it is used to control or switch the electrical Power thyristors, triacs and similar switching elements. With relatively simple electrical devices, such as temperature switching devices, humidity controls etc. the expense for the control electronics is very small. He limits himself usually on two transistors, æ.B. a trigger attitude, and some resistance.

DemgegenEber ist der Aufwand für die Spannungsversorgung der Steuerelektronik und das eigentliche Schaltelement sehr groß, da die Kosten für Thyristoren, Triacs, Transformatoren, Gleichrichter und ähnliche Bauelemente sehr hoch sind.On the other hand, there is the expense of supplying power to the control electronics and the actual switching element is very large, since the costs for thyristors, triacs, Transformers, rectifiers and similar components are very high.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile bekannter Einrichtungen vermeidet und mit einem wesentlich kleineren Aufwand an Schaltelementen auskommt. Hierbei sollen dblicherweise ohnehin verwendete Schaltelemente gleichzeitig Anwendung finden, und relativ teure Halbleiterschalter nicht notwendig sein. Erfindungsgemäß werden vorstehend gepRnnte Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Transformator Teil des Verbraucherstromkreises und gleichzeitig Teil der Stromversorgung für eine Elektronik mit stark vartierbarer Lei stungsaufnahme ist.It is the object of the invention to provide a device of the type mentioned at the beginning Art to create that avoids the disadvantages of known facilities mentioned and manages with a significantly smaller amount of switching elements. Here switching elements that are normally used anyway should be used at the same time, and relatively expensive semiconductor switches may not be necessary. Be according to the invention The above-mentioned problems are solved in that a transformer is part of the consumer circuit and at the same time part of the power supply for electronics with strongly divisible Power consumption is.

Nach einer Ausbildung der Erfindung liegt die Primärwicklung des Transformators mit dem Verbraucher in Reihe.According to one embodiment of the invention, the primary winding of the transformer is located with the consumer in series.

Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung liegt die Primärwicklung des Transformators dem Verbraucher parallel.According to another embodiment of the invention, the primary winding is located of the transformer in parallel with the consumer.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Transformator eine zusätzliche Wicklung aufweist, die über einen zusätzlichen Widerstand am Netz liegt.An expedient development of the invention provides that the transformer an additional winding has, which has an additional Resistance is on the network.

GejnäB einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der Leerlaufstrom der Elektronik über die susätzliche Wicklung des Transformators gedeckt.According to a further embodiment of the invention, the no-load current is used the electronics covered by the additional winding of the transformer.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung ist mindestens eine der Wicklungen als Teilwicklung einer anderen Wicklung ausgebildet.According to another embodiment of the invention, at least one is the Windings formed as a partial winding of another winding.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Elektronik aus einem Trigger und einem Gleichrichter.According to an expedient embodiment of the invention, there is electronics from a trigger and a rectifier.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß der ohnehin bei derartigen Schalteinrichtungen verwendete Transformator gleichzeitig der Stromversorgung und der unmittelbaren Steuerung des Verbraucherstromes dient.The invention has the advantage that the anyway with such Switching devices used simultaneously the power supply and transformer serves to directly control the consumer flow.

Hierdurch ergibt sich eine ganz wesentliche Einsparung von Schaltelementen. Durch die relativ große Masse von Transformatoren ergibt sich außerdem eine weniger aufwendige Kühlung des Schaltelementes als beispielsweise bei Thyristoren, bei denen zusätzliche Kühlrippen und ähnliche Vorrichtungen vorgesehen werden mtissen. Daraber hinaus ergibt sich gegen-Uber bekannten Einrichtungen der Vorteil, daß die galvanische Trennung des Steuerteils vom Netz die Möglicbkeit ausschließt, daß ein Kurzschlußstrom vom Netz über das Steuerteil zum Verbraucher fließt, der dann den Steuerteil zerotören oder zumindest beschädigen könnte.This results in a very substantial saving in terms of switching elements. The relatively large mass of transformers also results in one less complex cooling of the switching element than, for example, thyristors in which additional cooling fins and similar devices must be provided. Besides that In addition, there is the advantage over known devices that the galvanic Separation of the control part from the mains eliminates the possibility of a short-circuit current from the Network flows through the control part to the consumer, which then the Could destroy or at least damage the control unit.

Die Erfindung wird an Hand von AustUhrungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Stromlauf der Schalteinrichtung mit in Reihe geschaltetem Verbraucher, Fig. 2 die Schalteinrichtung mit einem induktiven Verbraucher, Fig. 3 die Einrichtung mit Reststrom-Kompensation, Fig. 4 die Einrichtung mit einem mit der Parallel schaltung aus Transformator und Verbraucher in Reihe geschalteten Vorwiderstand, Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung mit einer an sich bekannten Trigger-Elektronik, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Elektronik.The invention is based on AustUhrungsbeispielen with the help of Drawings explained. The drawings show: FIG. 1 a circuit diagram of the switching device with a series-connected consumer, Fig. 2 the switching device with an inductive Consumer, Fig. 3 the device with residual current compensation, Fig. 4 the device with one with the parallel connection of transformer and consumer in series switched series resistor, FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a switching device with trigger electronics known per se, FIG. 6, a further exemplary embodiment of electronics.

Ein Verbraucher 6 (Fig. 1) wird aus einem Netz 3, das Wechselstrom führt, mit elektrischer Energie versorgt und mit einer elektronischen Schalteinrichtung auf dieses Netz 3 geschaltet bzw. von ihm getrennt. Zu diesem Zweck liegt der Verbraucher 6 in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators 2. Die erwähnte Reihenschaltung liegt ihrerseits am Netz 3. Die Sekundärwicklung des Transformators 2 führt einer Elektronik t Strom zu. Die Elektronik 1 ist über einen Steuereingang 7 steuerbar und ihre Schaltung ist so ausgebildet, daß sie zwei verschiedene Betriebszustände aufweisen kann.A consumer 6 (Fig. 1) is from a network 3, the Alternating current leads, supplied with electrical energy and with an electronic one Switching device switched to this network 3 or separated from it. To this Purpose is the consumer 6 in series with the primary winding of a transformer 2. The mentioned series connection is in turn connected to the network 3. The secondary winding of the transformer 2 feeds power to electronics t. Electronics 1 is over a control input 7 controllable and its circuit is designed so that it has two can have different operating states.

Es ist also möglich, die Schaltung als Trigger aufzubauen.It is therefore possible to set up the circuit as a trigger.

Die Schaltung der Elektronik 1 ist so ausgelegt, daß sich ihre Stromaufnabmen in beiden Schaltzuständen stark voneinander unterscheiden. Bei geringer Stromaufnahme der Elektronik 1 wirkt die Primärwicklung des Transformators 2 als großer Wideratand, so daß auch der Verbraucher 6 an relativ niedriger Spannung liegt. Bei großer Stromaufnahme der Elektronik 1 weist die Primärwicklung des Transformators 2 einen kleinen Widerstand auf, wodurch am Verbraucher 6 eine größere Spannung liegt. Bei geeigneter Dimensionierung der Schalteinrichtung läßt sich beispielsweise ein Synchronmotor zwischen den beiden Betrieb szuständen "Stillstand" und "Lauf" schalten.The circuit of the electronics 1 is designed so that their current consumption differ greatly from one another in both switching states. With low power consumption of electronics 1, the primary winding of transformer 2 acts as a large resistor, so that the consumer 6 is also at a relatively low voltage. With high power consumption of the electronics 1, the primary winding of the transformer 2 has a small resistance on, whereby the consumer 6 is a higher voltage. With suitable dimensioning the switching device can be, for example, a synchronous motor between the two Switch operating states "Standstill" and "Run".

Balls der Strom durch den Verbraucher 6 im Zustand kleiner Stromaufnabine der Elektronik 1 noch zu groß ist, weil der Transformator 2 einen zu großen Leerlaufstrom aufnimmt, kann eine Verringerung des Reststromes durch Parallelschaltung einer Kapazität zum Transformator, insbesondere eines Kondensators 5, erzielt werden.Balls the current through the consumer 6 in the state smaller Current pickup of the electronics 1 is still too large because the transformer 2 has a If the no-load current consumes too much, the residual current can be reduced by connecting in parallel a capacitance to the transformer, in particular a capacitor 5, can be achieved.

Sofern ein induktiver Verbraucher 6 vorliegt, kann der wirksame Reststrom auch durch eine Schaltung nach Fig. 2 verkleinert werden. Der durch den Widerstand 4 fließende, in Verbraucher 6 gegensinnig wirkende Strom kompensiert den durch den Transforator 2 fließenden Strom. Um den Strom durch den Verbraucher 6 vollkommen auf Null zurtickgehen zu lassen, mtiß der Widerstand 4 gegebenenfalls komplex sein, bzw. maß dem Transformator 2 ein Kondensator 5 parallel gelegt werden. Der Kondensator 5 kann bei diesem Aus£ghrungsbeispiel, wie auch bei dem nach Fig. 1, natürlich auch auf der Sekundärseite des Transformators 2 liegen.If there is an inductive consumer 6, the effective residual current can also be reduced in size by a circuit according to FIG. The one through the resistance 4 flowing current acting in opposite directions in consumer 6 compensates for the current caused by the Transforator 2 current flowing. To the current through the consumer 6 completely to let go back to zero, the resistor 4 must possibly be complex, or measured the transformer 2, a capacitor 5 can be placed in parallel. The condenser 5 can of course also be used in this exemplary embodiment, as in the one according to FIG. 1 are on the secondary side of the transformer 2.

Auch bei Verbrauchern, die nicht gemäß Fig. 2 geschaltet werden können, läßt sich der Reststrom mit Hilfe des Transformators 2 kompensieren (Fig. 3). Der Transformator 2 erhält hierzu außer seinen beiden Wicklungen 22 und 23 eine dritte Wicklung 21. Der Transformator 2 muß dabei so dimensioniert sein, daß an der Wicklung 22 im Zustand kleiner Stromaufnahme durch die Elektronik 1 genau die Speisespannung entsteht. Damit liegt am Verbraucher keine Spannung. -Auch bei dieser Anordnung ist zusätzlich eine kapazitive Kompensation möglich. Außerdem besteht die Nöglichkeit, die zusätzliche Wicklung 21 als Teilwicklung (Anzapfung) einer anderen Wicklung auszubilden.Even with consumers that cannot be switched as shown in Fig. 2, the residual current can be compensated for with the aid of the transformer 2 (Fig. 3). Of the In addition to its two windings 22 and 23, transformer 2 receives a third one for this purpose Winding 21. The transformer 2 must be dimensioned so that on the winding 22 in the state of low power consumption by the electronics 1 exactly the supply voltage arises. This means that there is no voltage on the consumer. - Even with this one A capacitive compensation is also possible. In addition, there is the possibility of the additional winding 21 as a partial winding (tap) one train another winding.

Grundaätzlich ist es möglich, das Schaltverhalten dadurch umzukehren, daß der Transformator 2 dem Verbraucher 6 parallel geschaltet wird (Fig. 4), und ein gemeinsamer Vorwiderstand 4 vorgesehen wird. Auch in diesem Pall sind Kompensationsschaltungen nach Fig. 2 und 3 möglich. Allerdings läßt sich das Schaltverhalten einfacher in der Elektronik umkehren.In principle, it is possible to reverse the switching behavior by that the transformer 2 is connected in parallel to the consumer 6 (Fig. 4), and a common series resistor 4 is provided. There are also compensation circuits in this Pall according to Fig. 2 and 3 possible. However, the switching behavior is easier to use in reverse the electronics.

Die Elektronik 1 wird vorzugsweise als Kippschaltung, insbesondere als Schmitt-Trigger (Fig. 5) ausgebildet.The electronics 1 is preferably used as a flip-flop circuit, in particular designed as a Schmitt trigger (Fig. 5).

Die Schaltung kann natürlich auch-proporertional arbeiten. Der Transformator 2 wirkt dann nicht - wie ein Schalter, sondern wie ein stetig veränderlicher Widerstand. Beim Dimensionieren der Schaltung maß beachtet werden, daß diese erhebliche Speise spannungsschwankungen vertragen muß.The circuit can of course also work proportionally. The transformer 2 then does not act like a switch, but like a continuously variable resistor. When dimensioning the circuit measure, it should be noted that this is considerable food must tolerate voltage fluctuations.

Die Speisespannung für die Elektronik wird vorzugsweise über Brtlckengleichrichter bzw. über einen Zweiweg-Gleichrichter gewonnen, damit der Tran«formator 2 die positiven und negativen Halbwellen im Verbraucherkreis gleichmäßig beeinflußt. Eine Siebung ist nicht bedingt erforderlich.The supply voltage for the electronics is preferably supplied via a bridge rectifier or obtained via a two-way rectifier so that the transformer 2 receives the positive and negative half-waves in the consumer circuit equally influenced. A screening is not required.

Es können auch Schaltungen verwendet werden, die unmittelbar mit pulsierender Gleichspannung (Fig. 6) versorgt werden. Natürlich sind auch Schaltungen möglich, die mit reiner Wechselspannung arbeiten.It is also possible to use circuits that are directly connected to pulsating DC voltage (Fig. 6) are supplied. Of course, circuits are also possible, that work with pure alternating voltage.

Wenn der Verbraucher unempfindlich gegen unsymmetrische Halbwellen ist, kann. auch ein Einweg-Gleichrichter benutzt werden.If the consumer is insensitive to unbalanced half-waves is can. a half-wave rectifier can also be used.

7 Patentansprüche 2 B1. ZeichngO g. 6 Fig.7 claims 2 B1. DrawingO g. 6 Fig.

Claims

1. Device for the control of lying on an alternating current network electrical consumers, in particular electric motors, with a transformer, characterized. that the transformer (s) is part of the consumer circuit and at the same time part of the power supply for electronics (1) with highly variable Power consumption is.

2. Device according to claim 1, characterized. that the primary winding of the transformer (2) is in series with the consumer (6).

3. Device according to claim 1, characterized in that the primary winding of the transformer (2) is parallel to the consumer (6).

4. Device according to claim 2, characterized in that the transformer has an additional winding (21), which has an additional resistor (4) is on the network (3).

5. Device according to claim 4, characterized in that the No-load current of the electronics (1) via the additional winding (21) of the transformer (2) is covered. -

6. Device according to claims 4 and 5, characterized. that at least one of the windings as a partial winding other winding is formed.

7. Device according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the electronics (1) consist of a trigger and a rectifier consists.

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