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Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung, insbesondere für geregelte Gleichrichtergeräte mit mehreren parallelgeschalteten Verbrauchern
EMI1.1
EMI1.2
<tb>
<tb> Auchsind <SEP> schon1 <SEP> = <SEP> Regelverstärker
<tb> 2 <SEP> = <SEP> Magnetverstärker
<tb> 3 <SEP> = <SEP> Wechselstromwandler <SEP> des <SEP> Hauptstromkreises
<tb> 4 <SEP> = <SEP> Haupttransformator
<tb> 5 <SEP> = <SEP> Hauptgleichrichter
<tb> 3a <SEP> = <SEP> Stromweiche <SEP> (Gleichrichter) <SEP> für <SEP> den <SEP> Hauptstrom
<tb> 5a <SEP> = <SEP> Stromweiche <SEP> (Gleichrichter) <SEP> für <SEP> die <SEP> Hauptspannung
<tb> 6,7, <SEP> 8 <SEP> = <SEP> zu <SEP> ladende <SEP> Batterien
<tb> 6a, <SEP> 7a, <SEP> 8a <SEP> = <SEP> Stromweichen <SEP> (Gleichrichter) <SEP> für <SEP> die <SEP> Ladekreise <SEP> der <SEP> Batterien <SEP> 6,7 <SEP> und <SEP> 8
<tb> 6b, <SEP> 7b,
<SEP> 8b <SEP> = <SEP> GleichstromwandleralsMessfühlerfürdieLadestromkreisederBatterien6, <SEP> 7und8. <SEP>
<tb>
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EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> :1 <SEP> = <SEP> Regelverstärker
<tb> 6 <SEP> = <SEP> zu <SEP> ladende <SEP> Batterie
<tb> 6a <SEP> = <SEP> Gleichstromwandler
<tb> 6c <SEP> = <SEP> Gleichrichter <SEP> für <SEP> den <SEP> Gleichstromwandler
<tb>
Die oben geschilderte Wirkungsweise der Stromweiche ist hienachohne weitere Ausführungen erkenn- bar. Es sei noch bemerkt, dass nach der Erfindung die Einstellung des Grenzwertes des einzelnen Ladestromkreises z. B. durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Gleichstromwandlers willkürlich ein-
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stellbar ist.
Die Schaltung nach whig.2 ist eine Prinzipschaltung, bei der die Einspeiseleitungen für den Gleichstromwandler 6b sowie für den Verstärker l weggelassen worden sind. Es ist daher zweckmässig, nunmehr eine zweipolige Darstellung zu beschreiben, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. In der Prinzipschaltung Fig. 1 sind drei Einzelstromkreise eingezeichnet.
Aus Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Gleichstromwandler 6b an die Speisewechselspannung angeschlossen ist. In diesem Stromkreis fliesst ein Wechselstrom, der direkt proportional dem Gleichstrom ist. Der Wechselstrom wird mittels des Gleichrichters 6c gleichgerichtet und dem Fühlerleiterkreis des Regelverstärkers 1 zugeführt. Der Gleichrichter 6a arbeitet als Stromweiche. Jedem Gleichstromwandler ist eine derartige Stromweiche zugeordnet. Ebenfalls ist an den Wechselstromwandler 3 eine derartige Weiche angeschlossen. Alle Stromweichen der Stromregelkreise liegen in Reihe mit der Stromweiche des Spannungsfühlerleiterkreises. Diese Anordnung ist dann mit dem Eingang des Reglers 1 zusammengeschaltet.
Angenommen, es liegt keine Strombegrenzung der Verbraucherspannung vor, dann wird dem Regler 1 die Gleichspannung des Gleichrichters 5 zugeführt. Der in dem Fühlerleiterkreis fliessende Strom kommt vom Pluspol des Gleichrichters 5, über die Drossel 13, den Sollwertwiderstand 12, den Regler 1 und die Stromweichen 3a und 6a.... 10a und geht zurück zum Minuspol des Gleichrichters 5.
Der Fühlerleiterstrom soll mit IF bezeichnet und sein Betrag gleich 1000/0 gesetzt werden. Der Regler 1 beeinflusst den Magnetverstärker 2 stets so, dass der Fühlerleiterstrom IF immer 1000/0 beträgt, dabei ist es für den Regler gleichgültig, von welchem Kreis der Strom geliefert wird. Es sei noch der Vollständigkeit wegen erwähnt,dassderFühlerleiterstrom innerhalb der Regelgenauigkeit des Reglers von z. B. 2% also 98-102% schwanken kann..
Wird nun beispielsweise ein Verbraucher an die Klemmen angeschlossen, deren Speisung vom Gleichrichter 5 über den Gleichstromwandler 6b erfolgt, dann sind folgende Betriebszustände möglich : 1. Verbraucherstrom Null und Konstantspannungsregelung der Verbraucherspannung.
DerFühlerleiterstromIpmil 100% fliesst über die Gleichrichter 6a und 6c, wie bereits beschrieben.
Die Stromaufteilung von IF richtet sich nach den Durchlasskennlinien der beiden Gleichrichter 6a und 6c.
Da jedoch Gleichrichter 6a aus einer Gleichrichterplatte und Gleichrichter 6c aus der Graetzschaltung mit je zwei Gleichrichterplatten in Reihe besteht, fliesst infolge der doppelten Schwellspannung der Graetz - schaltung der grösste Betrag von IF über 6a. Der Stromwandler 6b hat wegen des Verbraucherstromes 0 keinen Einfluss auf IF.
2. Verbraucherstrom kleiner als der Nennstrom für den der Gleichstromwandler 6b bemessen ist und Konstantspannungsregelung der Verbraucherspannung.
Wegen der besseren Übersicht wird angenommen, dass das Übersetzungsverhältnis des Gleichstromwandlers 6b 1 : 1 ist. Der Sekundärkreis eines Gleichstromwandlers hat die gleichen Eigenschaften wie der. eines Wechselstromwandlers, in dem der Sekundärstrom in gewissen Grenzen unabhängig von der Belastung (Bürde) ist.
Da im Vergleich zum Durchlasswiderstand des Gleichrichters 6a der gesamte Fühlerleiterstromkreis hochohmig und die Spannung am Gleichrichter 5 wegen der Regelung zunächst konstant ist, wirken sich kleine Spannungsänderungen an den Gleichrichtern 6a und 6c nicht auf den Fühlerleiterstrom IF aus.
Wendet man für die Betrachtung der Anordnung 6a und 6c das Überlagerungsprinzip an, dann kann der Stromwandlerstrom von 6b über den Gleichrichter 6c so lange durch die Stromweiche 6a von Plus nach Minus fliessen, wie der Fühlerleiterstrom grösser als der Stromwandler ist. Der Spannungsabfall am Gleich - richter 6a ist nach wie vor klein, da die Differenz der beiden Ströme einen Strom in Durchlassrichtung ergibt.
3. Verbraucherstrom genau so gross wie der Nennstrom für den der Gleichstromwandler bemessen ist.
Wenn der Stromwandlerstrom genau so gross oder geringfügig grösser als der Fühlerleiterstrom IF ist, kehrt sich der Strom im Gleichrichter 6a um und wird zu einem Strom in Sperrichtung. Nun steigt die Spannung am Gleichrichter 6a und 6c so weit steil an, bis ein Stromfluss im Fühlerleiterstromkreis möglich ist.
Der Gleichstromwandler arbeitet jetzt im Vergleich zu vorher auf eine hochohmige Bürde. Wenn die- ser Gleichstromwandlerstrom und damit der Fühlerleiterstrom IF weiter ansteigt, senkt der Regler 1 über den Magnetverstärker 2 die Spannung am Gleichrichter 5 ab, bis wieder der Gleichstromwandlerstrom lOCP/o
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erreicht hat. Dadurch wird auch der Strom über den Widerstand 12 kleiner, er fliesst jetzt über Gleich- richter 5a (vom Plus-zum Minuspol) zum Minuspol des Gleichrichters 5. Der Gleichrichter 5a hat einen kleinen Spannungsabfall, da der Fühlerleiterstrom IF in Durchlassrichtung durch den Gleichrichter 5 a fliesst Von einer Konstantspannungsregelung ist das Gleichrichtergerät mit Hilfe der Stromweichen in eine
Konstantstromregelung des Verbraucherstromes übergegangen.
Allgemein kann man sagen, dass die Stromweichen die Aufgabe haben, jeweils den grössten Strom der einzelnen, in Reihe geschalteten Istwertkreise auszuwählen und dem Regler 1 als Messgrösse zuzufüh - ren.
Die Istwertgrössen sind die sowohl vom Gleichstromwandler und Wechselstromwandler, als auch vom
Spannungsfehlerleiterkreis gelieferten Grössen. Ist z. B. der Iststrom im Gleichstromwandlerkreis 7b grö- sser als der des Gleichstromwandlerkreises 6, so arbeitet der Gleichstromwandler 7 auf den Reg- ler.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung wird hauptsächlich bei der Ladung von Batterien einge- setzt. Zum Beispiel im Bergbau wird gefordert, dass keine Batterie mehr als 200 A Anfangsladestrom er- halten darf. Diese Vorschrift würde dazu zwingen, dass für jede Batterie ein Ladegleichrichtergerät mit
200 A benötigt wird. Beispielsweise konnte ein 1000 A Gerät in der bisher bekannten Schaltung nicht ein- gesetzt werden, weil durch unsachgemässe Einstellung des Gerätes eine einzige Batterie mit dem Fünffa- chen vom zulässigen Strom geladen werden könnte.
Um diesen Nachteil zu vermeiden,. wird jeder Ladestromkreis mit einem Gleichstromwandler über- wacht. Der Wandler ist so bemessen, dass er bei 200 A über dem Regler 1 eine Spannungsabsenkung der
Ladespannung bewirkt und damit den Ladestrom auf den vorgegebenen Wert von 200 A begrenzt.
Entsprechend der nun anstehenden Ladespannung können die ändern Batterien mit verminderter Strom- stärke weiter geladen werden. Beispielsweise können sich die Ströme wie folgt aufteilen :
EMI4.1
<tb>
<tb> Gleichstromwandler <SEP> 6 <SEP> 200 <SEP> A
<tb> Gleichstromwandler <SEP> 7 <SEP> 50 <SEP> A
<tb> Gleichstromwandler <SEP> 8 <SEP> 90 <SEP> A
<tb> Gleichstromwandler <SEP> 9 <SEP> 190 <SEP> A
<tb> Gleichstromwandl'er <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> A
<tb>
EMI4.2
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.