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Vorrichtung zur selbsttätigen Stromregelung in Wechselstromkreisen.
Die Erfindung betrifft die selbsttätige Regelung der Stromstärke in Weehselstromkreisen mit veränderlichem Widerstand. Sie bezweckt, die Möglichkeit zu schaffen, die Stroir stärke, die einem Verbraucher zugeführt wird, in eine bestimmte gewünschte Abhängigkeit von dem Verbraucherwiderstand zu bringen, die von derjenigen des Ohmschen Gesetzes verschieden ist.
Man kann die einem Verbraucher aus einem Wechselstromnetz konstanter Spannung zugeführte
Stromstärke unabhängig von Änderungen des Verbraucherwiderstandes gleichbleibend erhalten, wenn man den Verbraucher parallel zur Induktivität oder Kapazität eines an die Spannungsquelle gelegten, auf die Netzfrequenz abgestimmten Spannungsresonanzkreises schaltet. Gen äss der Erfindung soll aber der Verbraucherstrom nicht konstant gehalten, sondern in einer bestimmten Funktion des Belastungswiderstandes verändert werden.
Beispielsweise kann es beim Aufladen von sehr weitgehend entladenen Sammlerbatterien wünschenswert sein, die Ladung mit einer verhältnismässig kleinen Stromstärke zu beginnen, dann beim Erreichen einer gewissen Spannung (normaler Entladevustand) die Stromstärke ansteigen zu lassen, während schliesslich bei voller Aufladung die Stromstärke natürlich wieder zurückgehen muss, um eine Überladung zu vermeiden.
Eine solche Abhängigkeit kann gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass man als Element des Spannungsresonanzkreises oder parallel zu einem der Elemente dieses Kreises einen induktiven Blindwiderstand verwendet, dessen Sättigungskurve im Arbeitsbereich gekrümmt ist, so dass die Resonanzlage bei gegebener Frequenz von der Belastung abhängig ist.
Im folgenden sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Die Fig. 1-9 zeigen verschiedene schematische Schaltungen gemäss der Erfindung.
Gemäss Fig. 1 sind ein induktiver Widerstand 1 und ein Kondensator 2 miteinander über die Klemmen 3,4 einer Wechselstrom quelle von im wesentlichen konstanter Spannung in Reihe geschaltet.
Der Belastungsstromkreis 5 ist mit der Sekundärwicklung 6 eines Transformators 7 verbunden, dessen Primärwicklung 8 zum Kondensator 2 parallel geschaltet ist.
Der magnetische Kreis des Transformators ist so bemessen und eingerichtet, dass die Magnetsierung unter normalen Arbeitsbedingungen im gekrümmten Teil der Sättigungskurve liegt. Unter diesen Umständen ändert sich bekanntlich die wirksame Induktivität in Abhängigkeit von der Magnetisierungsstärke und demgemäss ändert sich mit der Belastung auch der Blindwiderstand des von der Wicklung 8 und dem Kondensator gebildeten Widerstandsgliedes. Mit der Impedanz des Belastungsstromkreises ändert sich also auch der durch das Zusammenwirken des induktiven Widerstandes 1 und des Kondensators 2 erzielte Grad der Resonanz in Übereinstimmung mit der Impedanz des Belastungsstromkreises 5, und die den Klemmen dieses Stromkreises von der Transformatorwicklung 6 aufgedrückte Spannung wird entsprechend in vorherbestimmter Weise verändert.
Es ist daher klar, dass durch entsprechende Bemessung der elektrischen Grössen des induktiven Widerstandes 1 und des Kondensators 2 sowie der Sättigungscharakteristik des Transformators 7 im Belastungsstromkreis die gewünschte Stromspannungscharakteristik erzielt werden kann, wenn sich seine Impedanz ändert.
Gemäss Fig. 2 ist der Transformator 7 mit einer zusätzlichen Wicklung 9 versehen, mit welcher der Kondensator 2 in der dargestellten Weise verbunden ist. Diese Anordnung hat den bekannten
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die Fläche des Kondensators 2 bei entsprechender Kostenersparnis verringert werden kann. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen dieselbe wie gemäss Fig. 1.
Gemäss Fig. 3 wird der induktive Widerstand 1 von einer Drosselspule gebildet, die einen magnetischen Kern aufweist, der eine im Arbeitsgebiet gekrümmte Sättigungscharakteristik besitzt, so dass der Blindwiderstand der Spule sich selbsttätig ändert in Übereinstimmung mit der Spannung der Spule und infolgedessen in Übereinstimmung mit der veränderlichen Impedanz des Belastungsstromkreises 5, so dass der infolge des Zusammenwirkens der Drosselspule 1 mit dem Kondensator 2 erzielte Resonanzgrad in Übereinstimmung mit der Impedanz des Belastungsstromkreises 5 verändert wird und die den Klemmen dieses Stromkreises aufgedrückte Spannung in vorherbestimmter Weise entsprechend geändert wird.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 4 wird der induktive Widerstand von der Primärwicklung 10 eines Transformators 11 gebildet, dessen Sekundärwicklung 12 mit dem Belastungsstromkreis verbunden ist. Die Sättigungscharakteristik des magnetischen Kreises des Transformators 11 ist so bemessen, dass sie die oben angegebene Wirkung ergibt.
Die Wicklungen 10, 12 des Transformators 11 können jedes gewünschte Übersetzungsverhältnis haben, und als Transformator kann in gewissen Fällen ein Spartransformator verwendet werden, dessen Übersetzungsverhältnis grösser oder geringer als"eins"ist, wie bei 13 und 14 in den Fig. 5 und 6 dargestellt.
Bei den Anordnungen gemäss den Fig. 7 und 8 sind die elektrischen Grössen des induktiven Widerstandes 1 und des Kondensators 2 so gewählt, dass sie im wesentlichen vollständige oder teilweise Resonanz bewirken, wobei eine Steuer- oder Abänderungseinrichtung in Form einer Drosselspule 15 mit vorherbestimmter Sättigungscharakteristik zum Belastungsstromkreis 5 parallel geschaltet ist.
Diese Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn (wie Fig. 7 zeigt) der Belastungsstromkreis 5 zum Kondensator 2 parallel geschaltet ist ; dieselbe Anordnung kann jedoch auch getroffen werden, wenn der Belastungsstromkreis 5 zum induktiven Widerstand 1 parallel geschaltet ist (Fig. 8).
Bei der Anordnung gemäss Fig. 9 wird die Steuer- oder Abänderungseinrichtung von einem zwischen dem induktiven Widerstand 1 und den Belastungsstromkreis 5 geschalteten Transformator 16 gebildet, der eine solche Sättigungscharakteristik aufweist, dass er die Gegenwirkung des induktiven Widerstandes 1 in ähnlicher Weise abändert, wie es schon für Fig. 1 beschrieben worden ist.
Wenn gemäss den Fig. 7 und 8 der Belastungsstromkreis 5 zu einem induktiven Widerstand in Form einer Drosselspule 15 mit einem magnetischen Kreis parallel geschaltet ist, so kann die Sättigungscharakteristik der Drosselspule 15 so bestimmt werden, dass bei Änderung der Impedanz des Belastungsstromkreises 5 von einem vorherbestimmten niederen Wert auf einen höheren Wert die Gegenwirkung der Drosselspule, die bei niedriger Belastungsimpedanz für vollständige Resonanz zu hoch ist, abnimmt, wenn die Belastungsimpedanz zunimmt, wobei sie einen Wert durchläuft, bei welchem Resonanz erzeugt wird und schliesslich einen Zustand herstellt, in welchem dem Belastungsstromkreis eine im wesentlichen konstante Grenzspannung aufgedrückt wird.
Falls der Belastungsstromkreis 5 mit Gleichstrom gespeist werden muss, kann ein Gleichrichter vorgesehen werden, wie es bei 17 strichliert angedeutet ist.
Die Erfindung kann in Verbindung mit ein-oder mehrphasigen Wechselstromkreisen verwendet werden, in welchen der Belastungsstromkreis mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gespeist wird, der vom Wechselstromkreis über einen Gleichrichter oder einen Gleichrichtersatz abgeleitet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung des Verbraucherstromes in Wechselstromkreisen, in welchen der Verbraucher parallel zur Induktivität oder Kapazität eines an die Spannungsquelle gelegten Spannungsresonanzkreises geschaltet ist, gekennzeichnet durch die Verwendung eines induktiven Blindwiderstandes, dessen Sättigungskurve im Arbeitsbereich gekrümmt ist, als Element des Spannungsresonanzkreises oder parallel zu einem der Elemente dieses Kreises, so dass die Resonanzlage bei gegebener Frequenz von der Belastung abhängig ist.