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Regelungsanordnung zum Belastungsausgleich bei mehreren, einen gemeinsamen Verbraucher speisenden und auf eine konstante
Ausgangsspannung geregelten elektrischen Geräten, insbesondere
Gleichrichtergeräten
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einflusst, dessen Emitter-Kollektor-Kreis in der Istwertzuleitung (Fühlerleitung) oder Sollwertzuleitung des
Reglers liegt.
Die erfindungsgemässe Regelanordnung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptstromkreis eines jeden Gerätes ein Stromwandler angeordnet ist, der über einen Gleichrichter eine dem Strom pro- portionale Gleichspannung liefert, und dass in jedem Zusatzgerät die Differenzspannung aus der so ge- wonnenenGleichspannung des Hauptgerätes und des Zusatzgerätes an den Emitter-Basis-Kreis eines Transistors gelegt ist, dessen Emitter-Kollektor-Kreis parallel zu einem veränderlichen Widerstand in der Fühlerleitung des Reglers liegt.
Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, dass alle Geräte die Transistorschaltung enthalten und der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors im Hauptgerät kurzgeschlossen ist.
Schliesslich ist nach der noch weiteren Erfindung vorgesehen, dass bei Ausfall des Hauptgerätes der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors im folgenden Gerät kurzgeschlossen wird, so dass dieses die Funktion des Hauptgerätes übernimmt.
Die Erfindung soll an Hand der Parallelschaltung von spannungsgeregelten Gleichrichtergeräten näher erläutert werden.
Bei der Regelungsanordnung gemäss der Erfindung wird also ein Gleichrichtergerät als Hauptgleichrichtergerät geschaltet, das zunächst an den Verbraucher angeschlossen ist und das bei Zuschaltung weiterer Gleichrichtergeräte die Regler dieser Geräte so beeinflusst, dass sich der Laststrom auf die einzelnen in Betrieb befindlichen Gleichrichtergeräte in einstellbarer Weise aufteilt. Im einfachsten Falle werden alle in Betrieb befindlichen Gleichrichtergeräte gleichmässig belastet.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird die dem Strom im Hauptgleichrichtergerät proportionale Spannung durch einen in den Hauptstromkreis eingeschalteten Stromwand- ler mit angeschlossenem Gleichrichter gewonnen, wie dies auch in den Zusatzgleichrichtergeräten geschieht. In den Zusatzgleichrichtergeräten wird die aus den beiden Spannungen gewonnene Differenzspannung dem Emitter-Basis-Kreis eines Transistors zugeführt, dessen Emitter-Kollektor-Kreis parallel an einem veränderlichen Widerstand liegt, der in die Fühlerleitung eingeschaltet ist, über die die Ausgangsspannung des Gleichrichtergerätes dem Regler zugeführt wird.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass beliebige Gleichrichtergeräte nachträglich durch Einbau von eini- gen wenigenSchaltungselementen so umgebaut werden können, dass eine Parallelschaltung mitBelastungsausgleich möglich ist. Dabei spielt es keine Rolle, ob der in den einzelnen Gleichrichtergeräten enthaltene Regler ein Magnetverstärker, ein Transistorregler oder irgend ein anderer Regler ist und ob der Vergleich zwischen Soll- und Istwert mit dem Magnetverstärker durchgeführt wird oder ausserhalb des Ma-
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Regelwiderständen feinstufig einstellen, und eine Sollwertverstellung der Spannung des Hauptgleichrichters in kleinen Grenzen hat keinen wesentlichen Einfluss auf die eingestellte Lastverteilung.
Es ist weiter möglich, alle Gleichrichtergeräte gleichmässig mit der Transistorschaltung auszurüsten, so dass jedes der vorhandenen Gleichrichtergeräte als Hauptgleichrichtergerät oder als Zusatzgleichrichtergerät arbeiten kann. Dies ist besonders wichtig für den Fall, dass das Hauptgleichrichtergerät im Betrieb ausfällt. Durch eine einfache Schaltungsmassnahme kann das folgende Gleichrichtergerät als Hauptgleichrichtergerät geschaltet werden.
DieReihenfolge, in der die Zusatzgleichrichtergeräte parallel an den Verbraucher angeschlossen werden, kann beliebig gewählt werden.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung und ihre Wirkungsweise sollen an Hand der Figurennä- her erläutert werden.
In der Figur ist teilweise schematisch eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der drei Gleichrichtergeräte mit Spannungsregelung, I, II und III, parallel an den Verbraucher 10 angeschlossen sind. Die einzelnen Gleichrichtergeräte werden aus dem Wechselstromnetz gespeist und enthalten je einen Transformator 2, 2a und 2b, an dessen Sekundärwicklung die in Brückenschaltung geschalteten Hauptgleichrichter 4,4a und 4b angeschlossen sind, deren Gleichstromausgänge an die Gleichstromsammelschienen angeschlossen sind. Die Gleichrichtergeräte enthalten je ein Stellglied l, la und Ib im Wechselstromkreis, das beispielsweise aus einem Magnetverstärker oder einem Stelltransformator bestehen kann.
Das Stellglied wird durch die Differenzspannung beeinflusst, die in dem Regler 7,7a und 7b durch Vergleich der Ausgangsgleichspannung mit einer Normalspannung erhalten wird. Die Beeinflussung des Stellgliedes durch den Regler ist in der Figur symbolisch durch einen Pfeil dargestellt. Es sind ferner noch in der Figur nicht dargestellte Schaltungselemente vorhanden, mit denen die einzelnen Gleichrichtergeräte parallel zueinander geschaltet werden können oder bei sinkender Belastung abgeschaltet werden.
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Gemäss der Erfindung wird im Hauptgleichrichtergerät I eine dem Hauptstrom des Gerätes proportiona- le Spannung gebildet und den andern Gleichrichtergeräten zugeführt. Diese Spannung wird beispielsweise durch einen Stromwandler 3 erhalten und durch den Gleichrichter 5 in eine Gleichspannung umgewandelt.
Die Zusatzgleichrichtergeräte enthalten ebenfalls Stromwandler 3a und 3b im Hauptstromkreis mit ange- schlossenen Brückengleichrichtern Sa und 5b, durch welche eine dem Strom des Zusatzgleichrichters pro- portionale Gleichspannung gewonnen wird. Die Differenz beider Gleichspannungen wird dem Basis-Emit- ter-Kreis der Transistoren 8a und 8b zugeführt, deren Emitter und Kollektor an einen im Fühlerstromkreis des Reglers 7a und 7b liegenden verstellbaren Widerstand 9a und 9b angeschlossen sind.
Der Sollwert der Regler 7a und 7b wird zunächst niedriger eingestellt als der Sollwert des Reglers 7 des Hauptgleichrichtergerätes. Wenn beispielsweise die Verbraucherspannung auf 60 V konstant gehalten werden soll, so wird der Sollwert der Regler 7a und b auf etwa 55 V eingestellt. Mit dem Widerstand 9a bzw. 9b, die im Fühlerstromkreis der Zusatzgleichrichtergeräte liegen, wird dann die obere Spannungs- grenze eingestellt, bei der der Transistor 8a bzw. 8b sperrt. Diese kann beispielsweise bei dem oben an- gegebenen Beispiel bei 65 V liegen. Mittels der den Transistoren 8a und 8b zugeführten Differenzspan- nung wird nun erreicht, dass die den Reglern 7a und 7b zugeführten Spannungen verändert werden, u. zw. in solchem Sinne, dass alle angeschlossenen Gleichrichtergeräte gleich belastet werden, d. h. gleiche
Ströme an den Verbraucher abgeben.
Wenn nämlich der Ausgangsgleichstrom, der von dem Hauptgleich- richter I abgegeben wird, grösser wird als der Ausgangsgleichstrom der Zusatzgleichrichter II und III, wird der Widerstand zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 8a bzw. 8b grösser. Dadurch wird der Span- nungsabfall an den Widerständen 9a und 9b grösser, so dass der Regler 7a bzw. 7b eine niedrigere Eingangs- spannung erhält. Es wird somit das Stellglied la bzw. lb so beeinflusst, dass die dem Gleichrichter 4a bzw.
4b zugeführte Spannung steigt, wodurch der Gleichrichter einen grösseren Strom an den Verbraucher ab- gibt. Dabei steigt auch der durch die Stromwandler 3a bzw. 3b fliessende Strom, so dass die dem Ausgangsgleichstrom der Zusatzgleichrichtergeräte entsprechende Spannung der vom Stromwandler 3 über den Gleichrichter 5 gelieferten Spannung entspricht, so dass der Widerstand im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors wieder kleiner wird.
Wenn aber der von einem Zusatzgleichrichtergerät gelieferte Strom grösser ist als der vom Hauptgleichrichtergerät gelieferte Strom, so wird der Widerstand im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors des Zusatzgleichrichtergerätes noch weiter verringert, so dass die über die Fühlerleitung an den Regler 7a bzw. 1b gelangende Spannung steigt. Der Regelvorgang läuft dann im umgekehrten Sinne ab, bis alle Geräte wieder den gleichen Strom an den Verbraucher liefern.
Mittels der veränderlichen Widerstände 6,6a und 6b kann die Stromaufteilung auf die einzelnen Gleichrichtergeräte beliebig eingestellt werden.
Gemäss der weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens enthalten alle Gleichrichtergeräte, also auch das Gleichrichtergerät I, die gleiche Transistorschaltung wie die Gleichrichtergeräte II und III in der Figur. Zusätzlich werden Emitter und Kollektor der Transistoren durch einen Kontakt überbrückt.
Wenn dieser Kontakt bei dem Gleichrichtergerät I angeschlossen und bei den übrigen Gleichrichtergeräten geöffnet ist, so ist der Transistor beim Gleichrichtergerät I kurzgeschlossen, so dass dieses Gerät als Hauptgleichrichtergerät arbeitet. Bei den übrigen Gleichrichtergeräten ist die Transistorschaltung wirksam, so dass diese als Zusatzgleichrichtergeräte arbeiten. Durch Kurzschliessen des Transistors bei einem beliebigen Gleichrichtergerät wird dieses als Hauptgleichrichtergerät geschaltet. Dies ist für den Fall wichtig, dass das zunächst als Hauptgleichrichtergerät arbeitende Gerät aus irgend einem Grund ausfällt.
Es ist deshalb zweckmässig, für diesen Fall eine Schaltungsanordnung vorzusehen, bei welcher der Ausfall des Hauptgleichrichtergerätes bewirkt, dass der Transistor des nächsten Gleichrichtergerätes kurzgeschlossen wird, so dass dieses die Funktion des Hauptgleichrichtergerätes übernimmt.
Wie bereits betont, hat die Regelungsanordnung gemäss der Erfindung den Vorteil grosser Einfachheit, und es können damit Gleichrichtergeräte verschiedener Typen in einfacher Weise zu einer sicher arbeitenden Schaltungsanordnung mit gleichmässiger Stromaufteilung zusammengeschaltet werden. Die Funktion und Reihenfolge der einzelnen Gleichrichtergeräte kann in einfacher Weise beliebig geändert werden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf Gleichrichtergeräte beschränkt. Sie kann beispielsweise auch bei parallelgeschalteten, eine konstante Wechselspannung liefernden Geräten bzw. Generatoren mit gleichem Vorteil angewendet werden.