-
Vorrichtung zur Erzeugung von Zündfunken Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Zündfunken mit Zufldspulen und Kondensatoren
aus sinusförmigem Wechselstrom durch impulsförmige Verformung des Wechselstromes
mit Halbleiterelementen. Zur Zündung leicht entflammbarer Stoffe mit Hilfe des normalen
Wechselstromnetzes ist, sofern nicht der Umweg über Gleichrichtung und Unterbrecherschaltung
gewahrt wurde, die Verwendung von
transformatoren mit Sekundärwicklungen
für Spannungen von mehr als 10 000 Volt erforderlich. Zur Erzeugung der nötigen
Hochspannung mit geringer dimensionierten Transformatoren wurde vorgeschlagen, über
zwei entgegengesetzt-geschaltete Dioden, von denen eine Diode erst bei Erreichen
der doppelten Netzspannung öffnet, einen Kondensator in einer bekannten Spannungsverdopplungsschaltung
aufzuladen. Durch das Öffnen der Diode nach Erreichen der Spannungsverdopplung am
Ende jeder vollen Periode entlädt sich der Kondensator mit doppelter Netzspannung
kurzzeitig. Man erreicht so pro Periode einen 7Undfunken. Der Nachteil dieser Schaltung
ist darin zu sehen, dass im Primärkreis bereits doppelte Netzspannung erreicht wird
und daher bereits der Primärkreis hoch isoliert sein muss. Pro Periode wird nur
ein Zündfunke erreicht.
-
Die vorliegende Erfindung setzt es sich zum Ziel, eine grössere Zündfunkenfolge
zu erreichen und gleichzeitig mit einer Spannunz, die der Netzspannung entspricht,
auszukommen. Die Vorrichtung ist für die Zündfunkenerzeugung aus dem Wechselstromnetz
mit einer s 3nzàhl von 10-100 Hz. gedacht. Das Ziel der Erfindung ist, den sinusförmigen
Wechselstrom so zu verformen, dass die entstandenen Impulse einer Zündspule zugeführt
werden können. Die induzierte dl Ztindspannung ist abhängg von der Punktion dt--
= dU
Je kurzer die Zeit ist, in der der Strom von 0 auf einen bestimmten
Wert ansteigt, desto höher ist die Zündspannung. Mit anderen Worten, es ist eine
Verformung der sinusförmigen Impulse zu erreichen, derart, dass eine möglichst steile
Stromanstiegsflanke bzw. Stromabfallsflanke erreicht wird. Die Erfindung erreicht
dieses Ziel dadurch, dass im Primär stromkreis ein getriggertes bipolares Schaltelement
(Triac) geschaltet ist, dem als Triggerspannung für beide Polrichtungen die Netzwechselspannung
phasenverschoben zugeführt ist. Das Schaltelement öffnet den Stromkreis, wenn eine
bestimmte Triggerspannung zugeführt wird. Diese Triggerspannung wird gleichfalls
aus der Netzspannung gewonnen. Sie ist gegenüber der am Schaltelement liegenden
Spannung phasenverschoben, damit das öffnen des Schaltelements zu einem Zeitpunkt
erfolgt, zu dem bereits eine hohe Spannung anliegt. Zu diesem Zeitpunkt wird dann
erreicht, dass durch die anliegende Spannung verursacht ein hoher Stromstoss von
0 steil ansteigend plötzlich fliesst. Während der nächsten, entgegengesetzt gerichteten
Periode öffnet das Schaltelement durch die Phasenverschiebung gleichfalls verzögert
den Stromfluss in der entgegengesetzten Richtung. Man bekommt so pro Periode mindestens
zwei Zündfunken. Der steile Stromanstieg durch das plötzliche
Einschalten
zu einem Zeitpunkt, wo bereits eine hohe Spannung am Schaltelement (Triac) liegt,
sorgt für die nötige Zündspannung in der Zündspule.
-
Es wird weiter vorgeschlagen, dass parallel zum getriggerten bipolaren
Schaltelement ein Widerstand und ein Kondensator in Serie geschaltet sind und die
Triggerspannung zwischen dem Widerstand und dem Kondensator abgenommen ist. Durch
diese Schaltung bekommt man die gewünscht Phasenverschiebung. Insbesondere wird
dazu vorgeschlagen, dass der Widerstand regelbar ist. Durch geeignete Wahl des Kondensators
und des regelbaren Widerstands kann man die Phasenverschiebung so regeln, dass der
beste Zündeffekt erreicht wird.
-
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Triggerspannung über eine
bipolare Triggerdiode dem Triggereingang des bipolaren Schaltelementes zugeführt
ist. Die bipolare Triggerdiode hat die Eigenschaft, dass sie erst bei Erreichen
einer bestimmten Spannung in jeweils einer Richtung leitend wird. Erst nach Aufbau
einer entsprechenden Vorspannung am Kondensator über den Widerstand R bei jeder
Halbwelle öffnet die Triggerdiode und leitet
die Spannung weiter
an den Triggereingang des bipolaren Schaltelementes und öffnet dieses. Da das Schaltelement
auch Schaltleistung verbraucht entlädt sich der Kondensator.- Wenn die Kondensatorspannung
zu stark fällt, schliesst die Triggerdiode, wodurch die Triggerspannun, vom Triggereingang
des Schaltelementes genommen wird und der Triac schliesst. Während der gleichen
Halbperiode kann sich der Kondensator nochmals aufladen bis wieder die Zündspannung
der Triggerdiode erreicht ist. Dann öffnet der Triac wieder.
-
Durch diese Massnahme kann man erreichen, dass während einer einzigen
Halbwelle eine Reihe von Zündvorgängen und Stromimpulsen im Primärkreis ausgelöst
werden. Während der nachfolgenden entgegengesetzten Halbwelle wiederholt sich das
selbe. Man bekommt somit eine ausserordentlich dichte Zündfolge. Damit wird eine
sichere Zündung der leicht entflammbaren gasförmigen Stoffe erreicht.
-
Die Erfindung ist an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert ohne sich darauf zu beschränken.
-
Die Fig. 1,2 u. 3 zeigen Schaltungen verschiedener Varianten von
Vorrichtungen zur Erzeugung von Zündfunken.
-
Gemäss der Schaltung in Fig. 1 wird über den Schalter 1 dem Primärkreis
2 eines Trenntrafos Spannung über die Netzklemme 13 zugeführt. Der Transformator
dient der galvanischen Trennung der Funkenstrecke vom Versorgungsnetz.
-
In Serie mit der Primärwicklung des Trenntrafos ist ein getriggertes
bipolares Schaltelement (Triac) angeordnet.
-
Ein Phasenglied, bestehend aus dem Widerstand 5, der regelbar ist
und dem Kondensator 6 ist parallel zum Triac 3 geschaltet. Zwischen dem Widerstand
5 und dem Kondensator 6 wird die phasenverschobene Spannung über eine Triggerdiode
7 dem Triggereingang des Triac 3 zugeführt. Vom Triac 3 fliesst der Strom zum Netz.
Der Triac 3 öffnet nur dann, wenn eine entsprechende Spannung am Triggereingang
4 anliegt. Diese Spannung wird phasenverschoben zur Netzspannung durch das Phasenglied
5,6 geliefert.
-
Die Spannung gelangt über die Triggerdiode 7 nur dann an den Triggereingang
4 des Triacs,,wenn sie einen gewissen Wert, der zum Ansprechen der Triggerdiode
notwendig ist erreichc .-ia-w.-~~t der Wert erreicht, so öffnet der Triac und zwar
zu einem zeitpunkt, zu dem bereits die Netzspannung wesentlich angestiegen ist.
Dadurch wird ein steiler hoher Stromstoss erreicht. Da der Triggereingang selbst
Strom verbraucht. wird der Kondensator 6 entladen,
die Spannung
am Kondensator bricht zusammen, die Triggerdiode 7 schliesst. Am Triggereingang
4 des Triacs 3 ist keine Spannung, der Triac schliesst. Die Spannung am Kondensator
6 baut sich während der gleichen Periode wieder auf. Die Triggerdiode wird nach
Erreichen einer bestimmten Spannung wieder durchlässig und die Triggerspannung gelangt
neuerlich zum Triac 3.Dieser öffnet wieder. Dadurch kommt es zu einigen Zundvorgängen
während einer Wechselstnomhalbwelle. Während der zweiten Wechselstromhaibwelle wiederholt
sich der gleiche Vorgang in umgekehrter Richtung. Es entsteht eine starke impulsförmige
Verformung des Sinusstromes. Die so gewonnenen Impulse werden der Sekundärwicklung
8:des Transformators induziert. Wenn mehrere Zündstrecken erforderlich sind, können
auch der Z.ündspulenanzahl entsprechend mehrere Transformatoren primär parallel
geschaltet werden. Der Kondensator 9 begünstigt die Ladungsumschichtung. Die Anschlussleitung
an der Primärseite der Zündspule kann beliebig lang gewählt werden. Von der Primärseite
10 der Zündspule wird die Spannung in bekannter Weise in der Sekundärwicklung 11
hochtransformiert und der ZEndstrecke 12 zugeführt.
-
Abbildung 2 zeigt die gleiche Anordnung für eine Zündkerze, jedoch
unter Verzicht auf den Trenntrafo. Die Fig. 3 zeigt die selbe Anordnung für eine
Zündstrecke im Sekundärkreis des Trenntrafos. Hier ist der Kondensator 14, der eine
Grössenordnung von etwa 50 Nanofarad hat, nicht notwendig.