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Einrichtung zur Konstanthaltung einer vom Wechselstromnetz über einen Stromrichter gelieferten Gleichspannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, welche von einem Wechselstromnetz über einen Stromrichter geliefert wird. Für diese Zwecke ist es bekanntge- worden, zwei Transformatoren mit ihren Primärwicklungen in Reihe an das Netz anzuschliessen und der
Primärwicklung des einen Transformators einen Kondensator unmittelbar oder in einer den Kondensator an eine höhere Spannung als die Klemmenspannung des Transformators legenden Sparschaltung parallelzu- schalten. Die Sekundärwicklung der Transformatoren wurde dabei nach Art einer Scottschen Schaltung zu- sammengeschaltet und speiste eine dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung, welche die Ausgangsgleich- spannung für die Verbraucher lieferte.
Vorzugsweise wurde in Verbindung mit einer solchen Schaltung gleichstromseitig noch eine Glättungseinrichtung benutzt, um die Welligkeit der gelieferten Gleichspan- nung auf ein gewünschtes Mass herabzusetzen.
Solche Schaltungen bzw. Geräte haben jedoch noch in nachteiliger Weise die Eigenart, dass ihre
Spannungs-Strom-Kennlinie unterhalb einer gewissen Mindestbelastung in unerwünschter Weise einen Spannungsanstieg ergibt, der aber für viele zu speisende Gleichstromverbraucher entweder nachteilig oder unzulässig sein kann. Einer solchen Mangelerscheinung kann dadurch begegnet werden, dass in der Stromversorgungseinrichtung ein solcher entsprechender Grundlastwiderstand für das Gerät ausser den Verbrau- chern vorgesehen wird, dass die untere Grenze des von dem Gerät an den Verbraucher gelieferten Stromes nie in den Bereich der Kennlinie des Gerätes kommen kann, wo diese den unerwünschten Spannungsanstieg aufweist.
Es ist aber zu übersehen, dass eine in dieser Weise abgewandelte Stromversorgungseinrichtung einen höheren Aufwand an Mitteln bedingt ; denn ausser dem eigentlichen Verbraucherstrom ist noch der Hilfsbelastungsstrom zu decken. Ferner hat eine solche Anlage einen verringerten Wirkungsgrad bezogen auf die Verbraucherleistung ; denn neben der Verbraucherleistung muss jeweils noch die Hilfsbela- stung gespeist werden. Es wäre auch möglich, die Hilfsbelastung erst nahe einem unteren Verbraucherstrom vor oder an dem Spannungsanstieg der Kennlinie einzuschalten. Dies würde jedoch einen zusätzlichen Aufwand an Schaltungselementen bedingen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein solches Gerät zur Konstanthaltung einer von einem Wechselstromnetz über eine Gleichrichterbrückenschaltung und zwei Transformatoren gelieferten Gleichspannung, wobei die Transformatoren primärseitig in Reihe an die Netzwechselspannung und sekundärseitig zur Speisung einer dreiphasigen Gleichrichterbrückenschaltung zusammengeschaltet sind, und zur Primärwicklung des einen Transformators ein Kondensator parallelgeschaltet ist, dadurch verbessern lässt, dass erfindungsgemäss die Sekundärwicklung eines an seinem Eisenkern sättigungsfähigen Transformators entweder mit der vollen Sekundärwicklung eines Transformators mit nicht sättigungsfähigem Eisenkern oder über eine dem einen Ende dieser Sekundärwicklung benachbarte Anzapfung,
welche zwischen deren an die Gleichrichterbrückenschaltung angeschlossenen Klemmen oder ausserhalb derselben liegen kann, in Reihe geschaltet ist. und das freie Ende der Sekundärwicklung des Transformators mit sättigungsfähigem Kern sowie jedes der beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators mit nicht sättigungsfähigem Eisenkern an je einen Wechselstromanschluss der dreiphasigen Gleichrichterbrückenschaltung angeschlossen sind.
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Der nicht sättigungsfähige Eisenkern kann dabei z. B. mit einem entsprechenden Luftspalt oder einem einem solchen gleichwertigen Isthmus versehen sein.
Entsprechende Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
! In Fig. 1 bezeichnet Tl den Transformator mit sättigungsfähigem Eisenkern und T2 den Transfor- mator, dessen Eisenkern nicht sättigungsfähig und hiefür z. B. mit einem Luftspalt versehen ist. 1 und 2 bezeichnen die beiden Klemmen zum Anschluss an das Wechselstromnetz des Gerätes. Der Transformator
Tl ist mit seiner Primärwicklung 3 in Reihe mit der Primärwicklung 4 des Transformators T2 geschaltet.
Der Primärwicklung 3 des Transformators Tl ist der Kondensator 5 parallelgeschaltet. Die Sekundärwick- lung 6 des Transformators Tl ist mit ihrer Spannung gegensinnig in Reihe mit derjenigen der Sekundär- wicklung 7 des Transformators T 2 geschaltet. 8 bezeichnet eine dreiphasige Gleichrichterbrückenschal- tung, deren einzelne Ventile mit 9 - 14 bezeichnet sind. Das linke Ende 6a der Sekundärwicklung 6 ist über die Wechselstromzuleitung 15, die Verbindungsleitung zwischen dem Ende 6b der Wicklung 6 und dem Ende 7b der Sekundärwicklung 7, über die Wechselstromzuleitung 16 und schliesslich das Wicklungs- ende 7a der Wicklung 7 über die Wechselstromzuleitung 17 an die Gleichrichterbrückenschaltung 8 ange- schlossen.
Die Gleichstrompole der Brückenschaltung sind an die Gleichstromausgangsklemmen 18 und 19 des Gerätes vorzugsweise unter Benutzung einer Siebeinrichtung aus der Längsdrossel 20 und dem Quer- kondensator 21 angeschlossen.
Eine solche neuartige Schaltung weist den technischen Vorzug auf, dass in Bereichen kleiner Bela- stung an der Stromspannungskennlinie kein solcher unerwünschter Spannungsanstieg mehr auftreten kann.
Die Schaltung hat den weiteren Vorzug, dass es bei ihr nicht erforderlich ist, eine gleichstromseitig be- nutzte Glättungseinrichtung mit Rücksicht auf eine Beeinflussung des Spannungsanstieges der Kennlinie im Bereich geringerer Verbraucherlast zu bemessen. Die Glättungseinrichtung braucht also lediglich mit
Rücksicht auf den an der Gleichspannung zulässigen Welligkeitsgrad bemessen zu werden. Die Glättungs- einrichtung kann aus diesem Grunde bei einer erfindungsgemässenAnordnung wesentlich kleiner bemessen werden, als es bei den bekannten Anordnungen der Fall ist. Wenn somit keine besonderen Forderungen hinsichtlich einer vorbestimmten geringen Welligkeit der gelieferten Gleichspannung in der Stromversor- gungsanlage zu beachten sind, kann daher bei einer erfindungsgemässen Anordnung eine Glättungseinrich- tung auch vollständig entfallen.
Das. würde also z. B. der Fall sein, wenn das Gerät lediglich zur Ladung von Batterien benutzt werden soll.
Die Fig. 2 und 3 der Zeichnung zeigen in Abweichung von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einen solchen Aufbau des Gerätes, bei welchem die Sekundärwicklung des Transformators mit sättigungs- fähigem Kern nicht mit der vollen Sekundärwicklung des Transformators mit nicht sättigungsfähigem
Kern in Reihe geschaltet ist.
Soweit in den Schaltungen nach diesen Figuren die gleichen Schaltungselemente vorhanden sind wie in Fig. l, sind für diese Teile unmittelbar die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden.
In Fig. 2 weist die Sekundärwicklung 7 noch einen Wicklungsteil 7c ausserhalb des zwischen ihren
Anschlussklemmen 7a und 7b liegenden Wicklungsteiles auf, so dass also das rechte Ende 6b'der Sekundär- wicklung 6 des Transformators Tl an eine ausserhalb der Anschlussklemmen der Sekundärwicklung lie- gende Anzapfung 7d angeschlossen ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist die Sekundärwicklung 7 des Transformators T2 eine
Anzapfung 7e auf, an welche das rechte Ende 6b der Sekundärwicklung 6 des Transformators Tl ange- schlossen ist.
Den Fig. 1 - 3 ist zur grundsätzlichen Kennzeichnung der jeweilig erreichten Wirkung je eines der
Kennlinienschaubilder gemäss den Fig. 4 - 6 zugeordnet. In der Ordinatenrichtung ist jeweils die Ver- brauchergleichspannung, in der Abszissenrichtung der Verbrauchergleichstrom aufgetragen.
Die Kennlinie nach Fig. 4, welche zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gehört, zeigt unterhalb eines gewissen oberen Grenzbelastungsstromes einen Bereich von praktisch konstanter Spannung mit einem ganz schwachen Anstieg nahe dem Strom Null.
Gemäss der Kennlinie nach Fig. 5, welche zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gehört, ist auch dieser schwache Spannungsanstieg nahe dem Strom Null praktisch vollständig in Fortfall gekommen.
Gemäss der Kennlinie nach Fig. 6, welche zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gehört, ist nahe dem Strom Null ein gewisser gegenüber demjenigen nach Fig. 1 vorbestimmt vergrösserter Spannungsan- stieg benutzt.
Es ist also zu erkennen, dass durch die Anwendung der Erfindung sich ein Spannungsanstieg der Kennlinien nach geringen Belastungen hin in einer vorbestimmten erwünschten Weise gestalten und insbeson-
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dere herabsetzen lässt, ohne dass ein zusätzlicher Leistungsaufwand für das Gerät zur Entstehung gelangt. Eine Schaltung nach Fig. 1 kann sich da empfehlen, wenn eine gemischte Schaltung aus Verbrauchern verschiedenen Charakters wie ohmschen Verbrauchern und solchen mit Gegenspannungscharakter wie z. B.
Batterie zu speisen sind. Die Schaltung nach Fig. 2 kann sich bei reiner Widerstandsbelastung als zweckmässig erweisen. Die Schaltung nach Fig. 3 kann sich als zweckmässig erweisen, wenn das Gerät insbesondere zur Ladung z. B. einer Batterie dient.
Was die nach den Fig. 2 und 3 benutzten Anzapfungen anbetrifft, die dem einen an die Gleichrich- terbrückenschaltung angeschlossenen Ende 7b der jeweiligen Sekundärwicklung 7 benachbart liegen. so sollen diese vorzugsweise nur so weit von dem Ende 7b entfernt liegen, dass die jeweils zwischen der Anzapfung und dem Anschluss an die Gleichrichterbrückenschaltung liegende Windungszahl den Betrag von etwa 20 % der zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung an die Gleichrichterbrückenschaltung liegenden Windungszahl nicht überschreitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Konstanthaltung einer vom Wechselstromnetz über eine Gleichrichterbrückenschaltung gelieferten Gleichspannung unter Benutzung zweier Transformatoren, die primärseitig in Reihe an die Netzwechselspannung und sekundärseitig zur Speisung einer dreiphasigen Gleichrichterbrückenschaltung zusammengeschaltet sind, bei Parallelschaltung eines Kondensators zur Primärwicklung des einen Transformators, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung eines an seinem Eisenkern sättigungsfähigen Transformators entweder mit der vollen Sekundärwicklung eines Transformators mit nicht sättigungsfähigem Eisenkern oder über eine dem einen Ende dieser Sekundärwicklung benachbarte Anzapfung, welche zwischen deren an die Gleichrichterbrückenschaltung angeschlossenen Klemmen oder ausserhalb derselben liegen kann,
in Reihe geschaltet ist, und dass das freie Ende der Sekundärwicklung des Transformators mit sättigungsfähigem Kern sowie jedes der beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators mit nicht sättigungsfähigem Eisenkern an je einen Wechselstromanschluss der dreiphasigen Gleichrichterbrückenschaltung angeschlossen sind.