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Schaltung für eine Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen
Es sind Schaltungen mit steuerbaren Drosseln (Magnetverstärker) bekannt, mit denen Schütze oder Motoren geschaltet werden können. Die Steuerwirkung beruht dabei auf Sättigungserscheinungen in den mit Eisenkreisen ausgerüsteten Drosseln, welche durch die Steuerspannungen beeinflusst werden. Es ist ausserdem bekannt, Schütze oder Motoren mit Transistoren zu steuern. Transistorschaltungen können jedoch nicht mit den üblichen Netzspannungen und nur mit Gleichspannung betrieben werden. Die Spannungen müssen über Zwischentransformatoren herabgesetzt und jeweils zwei Transistoren in Gegentaktschaltung benutzt werden.
Es sind bereits Schaltungen bekannt (vgl. deutsche Patentschriften Nr. 642392 und Nr. 645963), bei welchen die tcansfonaatorische Rückwirkung der Sekundärspule auf die Primärspule einer Steuerdrossel ausgenützt wird, indem in den Sekundärkreis als veränderbare Widerstände gittergesteuerte Röhren eingeschaltet sind, während die Primärwicklung in Serie zu einer zu steuernden Einrichtung liegt.
Die Erfindung hat zum Ziel, derartige Schaltungen zu vereinfachen und universell brauchbar zu machen. Erfindungsgemäss wird zu diesem Zweck an die Sekundärwicklung der Steuerdrossel über eine Gleichrichterschaltung als steuerbarer Widerstand ein Transistor angeschlossen.
Der Transistor wird vorzugsweise in Emitterschaltung betrieben, derart, dass die steuernde Gleichspannung zwischen Emitter und Basis wirkt und Emitter und Kollektor an gegenüberliegenden Eckpunkten eines Graetzgleichrichters angeschlossen sind, dessen andere Eckpunkte an der Sekundärwicklung der Drossel liegen.
An Hand der Zeichnung sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.
Nach Fig. 1 soll ein einphasiger Wechselstrommotor ein-und ausgeschaltet werden. Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Steuerung der Drehrichtung eines mit zwei Wechselstromwicklungen ausgerüsteten Induktionsmotors. Fig. 3 zeigt die Anwendung der erfindungsgemässen Schaltung als Impedanzwandler zur Anpassung einer Transistorstufe an einen niederohmigen Aussenwiderstand.
Nach Fig. l ist die Primärwicklung w1 der Drosselspule Dr mit der Motorwklung M in Reihe andas Wechselstromnetz angeschlossen. Der Motor kann dabei ein normaler Einphasenwechselstrommotor sein, der für die Netzspannung von beispielsweise 220 V ausgelegt ist. Die Sekundärwicklung W2 der beispiels-
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Von der Primärseite aus betrachtet, wirkt die Drossel wie ein im Leerlauf betriebener Transformator, der lediglich den sehr geringen Magnetisierungsstrom aufnimmt. Im Primärkreis fliesst nur dieser geringe Strom, der nicht ausreicht, um den Motor M zum Anlaufen zu bringen. Sobald der Transistor gesteuert wird, am Eingang somit eine Gleichspannung liegt, sinkt sein Widerstand auf einen sehr kleinen Wert ab und die Sekundärwicklung w2 der Drossel arbeitet praktisch im Kurzschluss. Die Primärwicklung kann einen entsprechend grossen Strom führen und der Motor ist eingeschaltet, wobei die vorgeschaltete Impedanz der Primärwicklung w 1 auf einen praktisch nicht störenden Wert abgefallen ist.
Wird der Transistor sprunghaft vom gesperrten Zustand auf den Durchlasszustand umgeschaltet, so kann während des Umschaltvorganges die zulässige Verlustleistung des Transistors weit überschritten werden. Der Transistor braucht
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takt oder eine vorgeschaltete Kippstufe sichergestellt werden.
NachFig. 2 wird die gleiche Schaltung zur Steuerung der Drehrichtung einesInduktionsmotors benutzt.
Die beidenMotorwicklungen ml und 1Dz sind in bekannterWeise durch einen Kondensator C getrennt. Die Wicklungsenden sind dann über je eineprimärwicklung derDrosselDrl undDr2 an dieNetzspannung angeschlossen. Die Sekundärwicklung der Drossel Drl wird über den Gleichrichter G1 in Graetzschaltung von dem Transistor T1 überbrückt. In gleicher Weise liegt der Transistor T über dem Gleichrichter Go an der Sekundärwicklung der Drossel D. 2. Die Emitter beider Transistoren sind miteinander verbunden und mit den Basiselektroden an den Ausgang eines Verstärkers V in Gegentaktschaltung angeschlossen.
Nach dem Beispiel der Zeichnung wird der Eingang des Verstärkers von der Diagonalen einer Wheatston'schen Brücke angesteuert. Für eine Reglerschaltung wird beispielsweise der Widerstand R entsprechend dem Sollwert der zu regelnden Grösse fest eingestellt, während der Widerstand sich entsprechend der Regelgrösse einstellt. Die Brücke wird von der Batterie Bt gespeist. Bei einer Richtungsumkehr der Brückendiagonalspannung kehrt sich auch die Drehrichtung des Induktionsmotors um. Über den Gegentaktverstärker wird je nach der Richtung der Gleichspannung in der Brückendiagonalen die Steuerspannung entweder an die Basis des Transistors Tl oder an die Basis des Transistors T2 gelegt.
In einem Falle wird die Sekundärwicklung derDrosselDr1 kurzgeschlossen und dieMotorwicklung m mit der Netzspannung verbunden ; im ändern Falle schliesst der Transistor Tz die Sekundärwicklung der Drossel D, n kurz und die Netzwechselspannung kann an die Motorwicklung nE gelangen.
Das Schaltungsbeispiel der Fig. 3 bezieht sich auf einen Druck- oder Differenzdruckmessumformer mit Kraftkompensation. Der zu messende Druck oder Differenzdruck wirkt dabei über eine Membran 1 auf eineKraftwaage 2, die im Punkt 3 drehbar gelagert ist. Der Ausschlag der Kraft-rayage wird mitHilfe eines induktivenAbgriffes 4 ermittelt und entsprechend dem Ausschlag eine Kompensationskraft erzeugt, welche die Kraftwaage in den Ausgangszustand zurückführt. Für die Kraftkompensation wird ein Tauchspulsystem benutzt, dessen relativ niederohmige Tauchspule mechanisch mit der Kraftwaage verbunden ist. Die Tauchspule bewegt sich z. B. in dem magnetischen Feld eines kräftigen Elektromagneten. Derartige Messwertumformer sind bekannt.
Die Schaltung gemäss der Erfindung dient dabei dazu, um den niederohmigen Anschluss der Tauchspule an den hochohmigen Ausgang des Indikators anzupassen. Die Tauchspule 5 ist über eine Gleichrichterschaltung 6 in Reihe mit der Primärwicklung 7 an eine Wechselspannung von beispielsweise 5 bis 10 V angeschlossen. Die Sekundärwicklung liegt wie bereits oben erläutert, über einen Gleichrichter in Graetzschaltung an dem gesteuerten Transistor. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Primär-und Sekundärwicklung kann entsprechend der gewünschten Impedanzanpassung gewählt werden. Die Steuerspannung des Transistors T wird dem induktiven Abgriff 4 über einen Gleichrichter 8 entnommen.
Schlägt die Kraftwaage aus, weil sich z. B. der Druck oder Differenzdruck geändert hat, so ändert sich die Spannung am induktiven Abgriff 4 und der über den Gleichrichter 8 den Transistor T durchflie- ssende Steuerstrom. Der Transistorwiderstand, der über dem Gleichrichter 10 an der Sekundärwicklung der Drossel 7 liegt, wird entsprechend geändert und damit derWiderstand der Drossel im Primärkreis gesteuert.
Da die Drossel mit der Tauchspule über den Gleichrichter 6 in Reihe geschaltet ist, ändert sich mit dem Primärwiderstand der Drossel auch der dieTauchspule durchfliessende Strom, u. zw. in dem Sinne, dass der Ausschlag der Kraftwaage rückgängig gemacht wird.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Schaltung für eine Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen, von denen die eine (Primärwicklung) mit der zu steuernden Einrichtung in Reihe an der speisenden Wechselspannung liegt, während die andere Wicklung (Sekundärwicklung) von einem steuerbaren Widerstand überbrückt ist, dadurch ge- kennzeichnet, dass als steuerbarer Widerstand ein Transistor verwendet ist, der über eine Gleichrichter- schaltung an die Sekundärwicklung angeschlossen ist.