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Elektronisches Schnellregelgerät
In der österr. Patentschrift Nr. 185896 ist ein elektronisches Schnellregelgerät universeller Verwendbarkeit beschrieben, welches zur selbsttätigen spannungskonstanten Regelung mit Strombegrenzung geeignet ist. Mit diesem Gerät können sowohl drossel-, als auch thyratrongesteuerteAnlagen geregelt werden. Es besteht im wesentlichen aus einemRöhrenverstärker und einer Thyratronendstufe, die mittels einer besonderen Gittersteuereinrichtung vertikal gesteuert ist. Die Nachteile dieses Gerätes liegen vor allem in den hohen Betriebsspannungen der Röhren, die zu Isolationsstörungen führen können, sowie in der Schwierigkeit der Wärmeabfuhr.
Das erfindungsgemässe Gerät, welches denselben Zweck erfüllt, arbeitet an Stelle von Röhren mit Halbleitern und ist gleichfalls zu einer universell verwendbaren Einheit zusammengefasst.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 207464 ist es bekannt, Zenerdioden zur Bildung von Sollwertspan-
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NachKollektorspannungen herangezogen werden. Weiters ist aus der österr. Patentschrift Nr. 209437 die Impulssteuerung eines Leistungstransistors mittels induktiver Rückkopplung bekannt.
Die beiden erstgenannten Erfindungen werden in der erfindungsgemässen Einrichtung angewendet die an Hand der Zeichnung mit den Fig. l und 2 nachstehend beschrieben werden soll.
Die konstant zu haltende Gleichspannung wird den Klemmen 1 - 3 zugeführt und kann mit dem Po- tentiometer 8 verändert werden. Vom Schleifer des Potentiometers führt ein Spannungsteiler 9,10 zum positiven Pol der Vergleichsspannung, die mittels der Zenerdiode 11 gebildet wird. Der Mittelpunkt des Spannungsteilers liegt an der Basis des Transistors 14. Erreicht nun die konstant zu haltende Spannung ein Niveau, bei dem der Transistor 14 gerade leitend zu werden beginnt, so wird sich seine Kollektorspannung gegensinnig und verstärkt ändern. Der Arbeitswiderstand 15 wird dabei vom Kollektorstrom durchflossen.
Die Kollektorspannung ist mittels einer weiteren Zenerdiode 16 stabilisiert. Vom Kollektor 14 führt ein Spannungsteiler 33, 31 zum nicht stabilisierten positivenPol (Klemme 2) einer Hilfsspannung, deren Wel- ligkeit etwa 50 betragen soll. Dadurch wird einerseits an die Basis des nachfolgenden Transistors 17 eine kleine, der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung gebracht, die Innerhalb ihres Amplitudenunter- schiedes am Kollektor eines weiteren, ebenfalls galvanisch angekoppelten Transistors 18 eine Impulsspannung auftreten lässt, die zur Steuerung des Leistungstransistors 20 benützt wird. Anderseits bezweckt die Verbindung des Widerstandes 31 mit der Klemme 2 in noch zu beschreibender Weise einen Ausgleich von Netzspannungsschwankungen.
Zur Beseitigung der Auswirkung . n Temperaturschwankungen ist ein NTKWiderstand 12 vorgesehen, der bei Erwärmung die Spannung Basis-Emitter in Richtung positiv so weit ver- schiebt, dass dieKollektorspannung des Transistors wieder denselben Wert wie vor der Erwärmung aufweist.
Bei Abkühlung erfolgt der gegengleiche Vorgang.
Der Leistungstransistor der Endstufe 20 wird als Schalttransistor betrieben, um seine Verlustleistung genügend klein zu halten. Die an den Ausgangsklemmen 4, 5 auftretende Ausgangsspannung, die zur Vormagnetisierung magnetischer Leistungsverstärker dient, muss daher Impulsform besitzen. Diese ist in Fig. 2 dargestellt. Darin bedeuten a) vollkommene Sperrung, b) eine kleine, c) eine mittlere, d) eine grosse und e) die grösstmögliche Ausgangsspannung bei dauernd leitendem Transistor. Als Treiberstufe dient ein Transistor 19 In Emitterfolgeschaltung, der den notwendigen Basisstrom für den Leistungstransistor liefert.
Um eine bessere Sperrung der Transistoren zu erzielen, erhält jede Basis eine positive Vorspannung, die grösstenteils aus Spannungsteilern erzeugt wird. Lediglich der Transistor 19 erhält diese aus einer Si-
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liziumdiode 21, deren Spannungsabfall in der Durchlassrichtung hiefür in Verbindung mit dem Wider- stand 22 benützt wird.
Die Kollektorspannung des Transistors 14 kann noch von einem weiteren Transistor 23 beeinflusst wer- den, welcher für die Strombegrenzung vorgesehen ist. Der zu begrenzende Strom kann z. B. einem nicht dargestellten Stromwandler entnommen werden. dessen Sekundärwicklung mit einer Mittelanzapfung versehen ist, die an der Klemme 1 liegt und dessen Enden zu den Klemmen 6,7 führen. Als Bürde dient der Widerstand 27, während das RC-Glied 28, 29 für die Bildung des arithmetischen Mittelwertes vorgesehen ist. Mit dem Potentiometer 24 kann das Niveau der Strombegrenzung eingestellt werden.
Die Vergleichsspannung ist, wie erwähnt, durch eine Zenerdiode stabilisiert. Trotzdem ist sie bei Netzspannungsschwankungen geringen gleichsinnigenÄnderungen unterworfen, die sich auch auf die konstant zu haltende Spannung und auf die Strombegrenzung auswirken. Um den Einfluss der Netzspannungschwankungen zu kompensieren, ist der Fusspunkt des Widerstandes 31 nicht mit der stabilisierten Spannung, sondern mit der an Klemme 2 auftretenden unstabilisierten Spannung in Verbindung. Dadurch verschiebt sich mit steigender Netzspannung die Basisspannung des Transistors 17 in positiver Richtung, was einer Verkleinerung der Ausgangsspannung gleichkommt, wobei durch Wahl einer geeigneten Grösse der positiven Vorspannung eine vollständige Kompensierung der Netzspannungsschwankungen möglich ist.
Das Sperrventil 32 verhindert eine durch die Selbstinduktion derVormagnetisierungswicklung bedingte kurzzeitige Umpolung der Vormagnetisierungsspannung bei den Sperrungen des Leistungstransistors 20.
Als Anwendungsmöglichkeiten sind in erster Linie magnetische Leistungsverstärker zu nennen, bei denen das Regelgerät als Vorverstärker dient, wobei in einfacher Weise noch weitere Regelgrössen eingeführt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronisches Schnellregelgerät, bei welchem die Differenzspannung aus dem mittels einer Zenerdiode (11) gebildeten Sollwert und dem als Gleichspannung dargestellten Istwert der Basis eines Transistors 14) zugeführt wird, welcher mit zwei weiteren galvanisch gekoppelten Transistoren (17, 18) einen Gleichspannungsverstärker hoher Verstärkung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Punkt des Kopplungsspannungsteilers (33,31) nicht an der stabilisierten Spannung, sondern an der höheren nicht vollkommen geglätteten positiven Hilfsspannung (Klemme 2) liegt, wodurch an die Basis des Transistors (17) eine kleine, überlagerte Wechselspannung gelangt, die am Kollektor des Transistors (18) als phasengleiche Impulsspannung auftritt, falls der Istwert nahezu dem Sollwert entspricht,
wobei dieser Kollektor (18) mit der Kathode eines Siliziumventiles (21) verbunden ist, dessen Anode einerseits zur Basis eines weiteren Transistors (19) und anderseits über einen Widerstand (22) zum positiven Pol der Sollwertspannung führt, wobei weites der Emitter (19) mit der mittels eines Spannungsteilers positiv vorgespannten Basis des Leistungstransistors (20) verbunden ist, so dass dieser in bezug auf den Transistor (18) gegenphasige Impulse (Fig. 2, a - e) abgibt.