Schaltungsanordnung zum abwechselnden Zünden zweier antiparallel geschalteter Ignitrons Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum abwechselnden Zünden von zwei antiparallel geschalteten Ignitrons mittels eines einzigen steuer baren Elementes.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der französischen Patentschrift<B>1282</B> 577, insbesondere aus Fig. 2 bekannt. Dabei ist das steuerbare Element ein in beiden Richtungen leitender Schaltkontakt z. B. eines Relais.
Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanord nung zu schaffen, bei der dieser Schaltkontakt durch den Hauptstromelektrodenkreis eines gleichrichten den Halbleiterschalters z. B. eines steuerbaren Halb leitergleichrichters ersetzt ist. Dies bringt die Schwie rigkeit mit sich, dass es für eine gute Wirkung der Ignitrons innerhalb eines weiten Strom- und/oder Spannungsbereichs notwendig ist, die volle Anoden spannung des Ignitrons an dessen Zündelektrode an legen zu können, während die über dem Halbleiter schalter wirksame Spannung dann unter Umständen für dieses Element unzulässig hoch ist.
Die Erfindung schafft eine Lösung für diese Auf gabe, wobei die volle Anodenspannung an der Zünd- elektrode jedes Ignitrons angelegt werden kann, während die maximal über dem Halbleiterschalter wirksame Spannung höchstens gleich der Hälfte die ser Anodenspannung ist.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung hat das Merkmal, dass das steuerbare Element ein gleichrichtender Halbleiterschalter ist, dessen Haupt stromelektrodenkreis zwischen den Mittenanzapfun gen der Wicklungen von zwei Autotransformatoren geschaltet ist, dass die Wicklung, deren Mittenanzap fung mit der Anode des Halbleiterschalters verbun den ist, zwischen den Anoden der beiden Ignitrons eingeschaltet ist und dass jede Seite der anderen Wicklung mit den Anoden von zwei Dioden verbun den ist, deren Kathoden mit der Anode bzw. mit der Zündelektrode eines der beiden Ignitrons verbunden sind.
In den Fällen, in denen keine Phasenregelung der Zündung jedes Ignitrons erwünscht ist, kann der gleichrichtende Halbleiterschalter ein Leistungs gleichrichter sein, z. B. eine p-n-p-n-Diode mit einer genau definierten Schwellwertspannung, wobei ein mechanischer Ein-Aus-Schalter in Reihe damit ge schaltet werden kann.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist jedoch besonders geeignet bei Phasenregelung der Zündung. Der gleichrichtende Halbleiterschalter wird dabei durch einen steuerbaren Halbleitergleichrichter gebildet. Wie bereits vorgeschlagen, ist es meistens nütz lich und oft notwendig, ein Element mit stark span nungsabhängigem Widerstand, das erst leitend ist, wenn die Spannung über diesem Element die Anode- Kathode-Bogenspannung jedes der zwei Ignitrons oder deren Hälfte überschreitet, in Reihe mit dem gleichrichtenden Halbleiterschalter in dem Kreis zwi schen der Anode jedes Ignitrons und dessen Zünd- elektrode zu schalten Dieses Element kann ein span nungsabhängiger Widerstand (VDR) sein.
Es wird zu diesem Zweck jedoch vorzugsweise eine Diode mit einer Zenerspannung verwendet, die grösser ist als die Anode-Kathode-Bogenspannung jedes der zwei Ignitrons oder grösser als die Hälfte derselben ist, welche Diode in der Sperrichtung geschaltet wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die das Schema eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung dar stellt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel enthält zwei antiparallel geschaltete Ignitrons 1 und 2, über die eine Belastung 3 z. B. ein Schweisstransformator durch eine Wechselspannungsquelle 4 z. B. ein Wechselspannungsnetz von z. B. 50 Hz gespeist wird.
Die Schaltungsanordnung zum Zünden der Ignitrons 1 und 2 enthält einen gleichrichtenden Halbleiter schalter 5 in Form eines steuerbaren n-p-n-p-Halblei- tergleichrichters, dessen Hauptstromelektrodenkreis in Reihe mit einer in der Sperrichtung geschalteten Halbleiterdiode 6 zwischen den Mittenanzapfungen der Wicklungen 7 und 8 von zwei Autotransformato ren 9 und 10 eingeschaltet ist. Die Anode des steuer baren Gleichrichters 5 ist mit der Anode der Diode 6 verbunden und die Kathode dieser Diode ist an die Mittenanzapfung der Wicklung 7 angeschlossen, die zwischen den Anoden der zwei Ignitrons 1 und 2 ein geschaltet ist.
Der n-Typ Emitter des steuerbaren Gleichrichters 5 ist mit der Mittenanzapfung der an deren Wicklung 8 und mit einer Klemme einer Quelle 11 für in der Phase regelbare Steuerimpulse mit einer Wiederholungsfrequenz von, z. B. 100 Hz verbunden. An die andere Klemme dieser Quelle ist die Regel elektrode des steuerbaren Gleichrichters 5 angeschlos sen, so dass dieser Regelelektrode positive Steuerim pulse zugeführt werden. Jedes Ende der anderen Wicklung 8 ist mit den Anoden von zwei Dioden 12 und 14 bzw. 13 und 15 verbunden, deren Kathoden mit der Anode und mit der Zündelektrode des zuge hörenden Ignitrons 1 bzw. 2 verbunden ist. Wenn z. B. die obere Klemme der Spannungs quelle 4 von z.
B. 220 V positiv wird, ist das Ignitron 2 noch nicht leitend, während das Ignitron 1 bereits erloschen ist, da der durchfliessende Strom kleiner als sein Haltestrom geworden ist. Die Spannung der Quelle 4 ist somit über der Reihenschaltung der Be lastung 3 und der Wicklung 7 wirksam. Die Impe danz dieser Wicklung ist gross im Vergleich zu der der Belastung 3 so dass praktisch die ganze Spannung der Quelle 4 über der Wicklung 7 wirksam ist.
An dem gewählten Zeitpunkt, wenn ein Vorwärts impuls von der Quelle 11 zwischen Emitter und Regelelektrode des steuerbaren Gleichrichters 5 an gelegt wird, wird letzterer leitend gemacht und die Spannung über der linken Hälfte der Wicklung 7 er zeugt einen Strom durch diese Hälfte der Wicklung, durch die Diode 6, den steuerbaren Gleichrichter 5, die linke Hälfte der Wicklung 8 und die Diode 12. Dieser Strom erzeugt über der ganzen Wicklung 8 eine Spannung, die nahezu gleich der Spannung über der ganzen Wicklung 7 und dem Augenblickswert der Spannung der Quelle 4 ist, und die über die Diode 15 an der Zündelektrode des Ignitrons 2 angelegt wird.
Infolge dieser Spannung entsteht ein Bogen zwischen der Zündelektrode und der Kathode des Ignitrons 2. Dieser Bogen bildet einen Kathodenfleck auf der Oberfläche der Quecksilberkathode, worauf der Quecksilberdampf im Ignitron ionisiert und ein Bogen zwischen Anode und Kathode gezündet wird. Dieser Bogen führt den Hauptstrom durch die Bela stung 3 und bildet eine starke Dämpfung über die Wicklung 7. Während des verbleibenden Teiles der betreffenden Halbperiode der Speisespannung ist die Spannung über dieser Wicklung und somit auch über der Wicklung 8 maximal gleich der Anode-Kathode- Bogenspannung des Ignitrons 2 von z. B. 20 V.
In Abhängigkeit von den Kennlinien des ange wandten Ignitrons, von der Spannung der Quelle 4 und von der Impedanz der Belastung 3 wird die Ent ladung zwischen der Zündelektrode und der Kathode des Ignitrons 2 unmittelbar nach dem Zünden der Hauptentladung zwischen Anode und Kathode erlö schen. Es kann jedoch vorkommen, dass die Span nung, die nach dem Zünden der Hauptentladung noch zwischen Zündelektrode und Kathode angelegt wird, nicht hinreichend herabgemindert ist, um Erlö schen des Zündbogens zu gewährleisten.
Es fliesst dann nach wie vor ein starker Strom während des verbleibenden Teiles der Halbperiode nach der Zünd- elektrode, die schliesslich verbrannt oder stark be schädigt wird. Ein gleich grosser Strom fliesst auch nach wie vor durch die Diode 12 und ein zweimal grösserer Strom fliesst durch den steuerbaren Halb leitergleichrichter, so dass insbesondere letzteres Ele ment bald überlastet wird. Dies wird durch die Diode 6 verhütet, die sperrt, sobald die Spannung über dem linken Teil der Wicklung 7 kleiner wird als die Zener-Durchschlagspannung von z. B. 12 V.
Der steuerbare Gleichrichter 5 wird daher unmittelbar gesperrt, so dass jede Stromzufuhr nach der Zünd- elektrode des Ignitrons 2 unterbrochen wird.
Die Halbleiterdiode 6 kann man somit auch durch ein anderes Element mit spannungsabhängi gem Widerstand ersetzen, das erst leitend wird, wenn seine Spannung die Hälfte der Kathode-Anode-Bo genspannung jedes der zwei Ignitrons überschreitet, z. B. durch einen sogenannten spannungsabhängigen Widerstand (VDR). Statt einer Halbleiterdiode oder eines VDR-Widerstandes können auch zwei entspre chende Elemente z. B. in der Verbindung zwischen jedem Ende der Wicklung 7 und der Anode des Igni- trons 1 bzw. 2 oder in der Verbindung zwischen jedem Ende der Wicklung 8 und den Anoden der Dioden 12 und 14 bzw. 13 und 15 oder in Reihe mit den Dioden 12 und 13 oder mit den Dioden 14 und 15 benutzt werden.
In Abhängigkeit von der gewähl ten Stelle dieser Elemente müssen sie eine Leitungs- schwellwertspannung grösser als die Hälfte der Ano- de-Kathode-Bogenspannung jedes Ignitrons oder grösser als diese Bogenspannung haben, während in gewissen Fällen z. B. Halbleiterdioden oder VDR- Widerstände in Reihe mit den Dioden 14 und 15 das Erlöschen oder ein schwaches Leitendwerden dieser Elemente nicht notwendigerweise das Erlöschen des steuerbaren Halbleitergleichrichters mit sich bringt. Es kann z.
B. ein Umlaufstrom während des verblei benden Teiles der Halbperiode nach wie vor durch die linke oder rechte Hälfte der Wicklungen 7 und 8, die Diode 12 oder 13 und den steuerbaren Gleich richter 5 fliessen.
Es sei schliesslich noch bemerkt, dass, wenn eine besonders kräftige Zündung der Ignitrons 1 und 2 erwünscht wird, es noch möglich ist, die Spannung über der Wicklung 8 und somit die an der Zündelek- trode jedes Ignitrons angelegte Spannung um ein Verhältnis von mehr als 1:2 hochzutransformieren, z. B. um den Spannungsverlust über die Diode 6 oder über entsprechende Elemente zu kompensieren. Zu diesem Zweck genügt es, die Anode jeder der Dioden 12 und 13 an eine Anzapfung der Wicklung 8 zwi schen deren Ende mit der angeschlossenen Diode 14 bzw. 15 und der Mittenanzapfung dieser Wicklung anzuschliessen.