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Schaltungsanordnung für spannungsgeregelte Gleichrichter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für spannungsgeregelte Gleichrichtergeräte, insbesondere auf die kontaktlose Parallelschaltung von mit Magnetverstärkern auf konstante Ausgangsspannung geregelten Geräten.
Für Stromversorgungsanlagen für Gleichstrom, insbesondere für die Stromversorgung von Fernsprechanlagen wird einesteils gefordert, dass die vom Gerät gelieferte Gleichspannung bei allen Belastungszustän- den und Änderungen im Wechselstromnetz konstant bleibt und anderseits, dass mehrere solche, an sich selbständige Geräte, bei höherer Belastung parallelgeschaltet werden können. Die Ausgangsspannung wird bei solchen Gleichrichtergeräten meist mitMagnetverstärkern konstant gehalten, u. zw. in der Weise, dass die Ausgangsspannung in einem Regelmagnetverstärker mit einer konstanten Spannung verglichen und vom
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sprechend beeinflusst wird.
Bisher hat man bei steigender Belastung weitere Gleichrichtergeräte mit mechanischen Schaltern an eine gemeinsame Sammelschiene angeschlossen. Durch die Betätigung der verhältnismässig grosse Ströme führenden Schalter wird nichtnur ein entsprechendes Schaltgeräusch verursacht, so dass die Geräte nicht in einem Arbeitsraum beispielsweise in einer Telefonvermittlung, aufgestellt werden können, sondern die Kontakte sind auch einem starken Verschleiss unterworfen, weshalb sie von Zeit zu Zeit ersetzt werden müssen.
Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile, indem die Zuschaltung von mit je einem Regelmagnetverstärker versehenen Gleichrichtergeräten zu einem auf konstante Ausgangsspannung geregelten Gleich- richtergerät in Abhängigkeit vom Bslastungsstrom kontaktlos derart vorgenommen wird, dass durch den ansteigenden Belastungsstrom der Regelmagnetverstärker des zuzuschaltenden Gleichrichtergerätes entsprechend beeinflusst wird.
Gemäss der Erfindung geschieht dies in der Weise, dass der Regelmagnetverstärker des parallel zu schaltenden Gleichrichtergerätes zwei Steuerwicklungen enthält, von denen die erste Steuerwicklung über einen Gleichrichter von einem Stromwandler gespeist wird, der im Wechselstrom- kreis des zuzuschaltenden Gerätes liegt und die zweite Steuerwicklung über einen Gleichrichter von einem Summenstromwandler gespeist wird, der im Wechselstromnetz liegt, das den Gesamtstrom der Anlage führt.
Die Erfindung und weitere Abwandlungen der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung sollen an Hand der Figuren näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der zwei spannungsgeregelte Gleichrichtergeräte parallel auf einen gemeinsamen Verbraucher arbeiten.
In Fig. 2 ist schematisch in einpoliger Darstellung die Zusammenschaltung von vier spannungsgeregelten Gleichrichtergeräten gezeigt.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 enthält zwei an sich bekannte, durch Magnetverstärker auf konstante Ausgangsspannung geregelte Gleichrichtergeräte, von denen das auf der linken Seite dargestellte Gleichrichtergerät in der bekannten Schaltungsanordnung ausgeführt ist und beim Einschalten zunächst den Verbraucher allein speist, während das auf der rechten Hälfte der Schaltungsanordnung von Fig. 1 dargestellte Gleichrichtergerät so abgewandelt ist, dass eine kontaktlose Umschaltung bei steigender Belastung ermöglicht wird.
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1mator 2 den Hauptgleichrichter 3 speist. Am Gleichstromausgang des Gleichrichters 3 liegt der Verbrau- cher 17.
Der Stellgliedmagnetverstärker 1 besitzt drei Wicklungen, u. zw. eine Arbeitswicklung, eine Gegen- erregerwicklung und eine Steuerwicklung. Die Gegenerregerwicklung wird mit einem konstanten Gleich- strom gespeist, der so eingestellt ist, dass beim Steuerstrom Null der Stellgliedmagnetverstärker entsättigt ist. Den Steuerstrom für den Stel1gliedmagnerverstärker liefert der Regelmagnetverstärker 5. Auf den Re- gelmagnetverstärker 5 wirkt einmal eine konstante Gleichspannung und zum andern die Geräteausgangs- spannung ein. Bei Abweichungen von dem mittels des regelbaren Widerstandes 6 einstellbaren Sollwert än- dert sich der Ausgangsstrom des Regelmagnetverstärkers 5, welcher die Sättigung des Stellgliedmagnetver- stärkers 1 beeinflusst.
Auf diese Weise wird die Gleichstromausgangsspannung des Gerätes konstant gehal- ten.
Das zweite Gleichrichtergerät, dessen Schaltungsanordnung auf der rechten Seite von Fig. 1 darge- stellt ist, hat im Prinzip die gleiche Schaltung, wie das erste Gerät. Der Gleichstromausgang ist parallel zum ersten Gleichrichtergerät an den Verbraucher 17 angeschlossen.
Um eine kontaktfreie Zu-bzw. Abschaltung des zweiten Gerätes zum ersten zu erzielen, weist das zweite Gleichrichtergerät, das im folgenden als Parallelgerät bezeichnet werden soll, gewisse Abwei-, chungen in der Schaltung auf. Der Stellgliedmagnetverstärker 7 ist, wie beim ersten Gerät, an das Wech- selstromnetz angeschlossen und speist über den'Haupttransformator 9 den Hauptgleichrichter 10. Der Regelmagnetverstärker 13 hat neben der Arbeitswicklung ebenfalls zwei Steuerwicklungen 13a und 13b, die einander entgegen wirken. Die eine Steuerwicklung 13a wird jedoch vom eigenen Gerätestrom über einen Stromwandler 8 mit Gleichrichter 11 gespeist. Die andere Steuerwicklung 13b erhält ihren Strom von einem Summenstromwandler 4, der im Wechselstromnetz vor dem ersten Gleichrichtergerät liegt.
Durch diesen Wandler fliesst somit die Summe der Ströme, welche von beiden Geräten aufgenommen wird. Mit dem vorzugsweise regelbaren Widerstand 12 kann die Stromverteilung auf die beiden Geräte so eingestellt werden, dass beide gleich belastet werden. Die einmal eingestellte Stromverteilung ist über den ganzen Bereich der Belastung verhältnisgleich.
Es ist vorteilhaft in den Stromkreis der Steuerwicklung 13a ein weiteres Ventil 15 einzuschalten, an dem über einen regelbaren Widerstand 6 die Ausgangsspannung des Gleichrichters 10 oder eine andere konstante Gleichrichterspannung liegt. Das Ventil 15 wirkt als sogenanntes Überlaufventil, so dass erst beim Anliegen einer bestimmten vom Gleichrichter 11 gelieferten Spannung ein Strom durch das Ventil fliesst. Beim Überschreiten des vorgegebenen Stromes erfolgt dann die kontaktlose Parallelschaltung des Parallelgerätes.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist folgende :
Fliesst im Wandler 4 ein Strom, der kleiner ist als der Nennstrom des ersten Gleichrichtergerätes und ist mit dem Widerstand 16 der Strom in der Wicklung 13a des Regelmagnetverstärkers 13 auf einen Wert eingestellt, der dem Geräte-Nennstrom entspricht, so ist zunächst der Strom vom Wandler 4 unwirksam, weil durch den konstant eingestellten Strom der Regelmagnetverstärker entsättigt ist. Erst wenn der Strom im Stromwandler 4 den gleichen Betrag erreicht hat wie der Konstantstrom, wird die Entsättigung aufgehoben. der Regelmagnetverstärker 13 sättigt den Stellgliedmagnetverstärker 7. Jetzt fliesst ein Strom über den Stromwandler 8.
Der Strom der Wicklung 13a des Regelmagnetverstärkers vom Gleichrichter 10 bzw. Gleichrichter 3 über den Widerstand 6 wird durch den Strom des Stromwandlers 8 abgelöst. Diese Ablösung erfolgt kontaktlos mit Hilfe des Gleichrichters 15, der auch als Stromweiche oder Überlaufventil bezeichnet wird.
Dieser Vorgang lässt sich wie folgt erklären :
Wenn der Strom über dem Stromwandler 8 gleich Null ist, fliesst allein ein Strom vom Gleichrichter 10 durch die Wicklung 13a des Regelmagnetverstärkers. Der Gleichrichter 10 hat wegen der Parallelschaltung die gleiche Spannung wie der Gleichrichter 3 und der Verbraucher, so dass durch die Wicklung 13a ein Strom fliesst, der dieser Spannung unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls am Widerstand 16 entspricht. Da die Spannung am Gleichrichter 15 in Sperrichtung anliegt, fliesst durch diesen Gleichrichter kein Strom.
Wenn der über den Stromwandler 4 fliessende Strom gleich dem Nennstrom des Gleichrichtergerätes ist, ergeben sich folgende Verhältnisse : Mit dem Widerstand 12 wird der Strom vom Stromwandler 4 so eingestellt, dass die Amperewindungszahlen der Wicklungen 13a und 13b etwa gleich gross sind. Da die durch die beiden Wicklungen fliessenden Ströme einander entgegengesetzt sind, wird die entsättigende
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Wirkung der Wicklung 13a auf den Magnetverstärker 13 aufgehoben und der Magnetverstärker steuert aus.
Hiedurch wird wieder der Magnetverstärker 7 ausgesteuert.
Hiebei fliesst durch den Stromwandler 8 ein Strom, der durch den Brückengleichrichter 11 gleichgerichtet wird. Dieser Gleichstrom fliesst durch den Gleichrichter 15 und durch die Wicklung 13a des Magnetverstärkers. An den Anschlüssen des Gleichrichters 15 kompensieren sich die Spannungen vom Gleichrichter 10 und vom Gleichrichter 11 in dem Masse, wie die Spannung am Gleichrichter 11 infolge des Anstieges des Wandlerstromes 8 steigt.
Wenn der Strom im Wandler 8 nun so weit angestiegen ist, dass die Spannung am Gleichrichter 11 grösser ist als die am Gleichrichter 10 unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls am Widerstand 16, wird die Wicklung 13a allein vom Stromwandler 8 beeinflusst, da der Strom vom Gleichrichter 10 an den Anschlüssen des Gleichrichters 15 vollkommen kompensiert wird. Es tritt somit die gleiche Wirkung ein, wie wenn Strom vom Gleichrichter 10 über den Gleichrichter 15 kurzgeschlossen würde. So hat also nunmehr der Strom vom Gleichrichter 10 keinen Einfluss mehr auf die Wicklung 13a.
Bedingt durch die Regelung mittels des Magnetverstärkers 13 stellt sich nun der über den Stromwandler 8 fliessende Strom so ein, dass dieser proportional dem vom Stromwandler 4 kommenden Strom ist. Das Parallelgerät wird also vom Stromwandler 4 beeinflusst. Es arbeiten nun beide Gleichrichtergeräte parallel.
Die Wirkung des Regelverstärkers 13 im Sinne einer Entsättigung desselben setzt also erst bei einem ganz bestimmten Summenstromwert ein, wodurch die Parallelschaltung des Gleichrichters 10 erfolgt und ebenso setzt erst bei einem ganz bestimmten Laststrom am Parallelgerät 10 die entgegengesetzte Wirkung des Wandlers 8 auf den Regelverstärker 13 ein. Wenn der Verbraucherstrom wieder sinkt, läuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Richtung ab.
Es können natürlich bei der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung auch mehrere Parallelgeräte verwendet werden, die zweckmässigerweise bei ansteigendem Belastungsstrom nacheinander auf den Ver- braucher geschaltst werdel. Die' ! kann dadurch erreicht werden, dass die Summenstromwandler der einzelnen Glsichrichtergeräte entsprechend im Wechselstromkreis angeordnet und die Ansprechwerte der einzelnen Geräte entsprechend gewählt werden.
Eine solche Schaltung ist im Prinzip in einphasiger Darstellung in Fig. 2 dargestellt. Dort stellen die
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- 2119, 20 und 21 in Abhängigkeit vom Belastungsstrom zugeschaltet und bei sinkendem Belastungsstrom wieder abgeschaltet.
Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl von spannungsgeregelten Gleichrichtergeräten mit Ma-
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genutzt. Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung eignet sich daher besonders für Gleichrichtergeräte mit stark schwankender Belastung, die wartungsfrei arbeiten sollen und in Räumen aufgestellt werden sollen, in denen störende Geräusche vermieden werden müssen.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Parallelschaltung von Gleichrichtergeräten mit je einem Regelmagnetverstärker zu einem auf konstante Ausgangsspannung geregelten Gleichrichtergerät in Abhän- gigkeit vom Belastungsstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelmagnetverstärker (13) eines jeden der parallel zu schaltenden Gleichrichtergeräte mit zwei Steuerwicklungen (13a, 13b) versehen ist, von denen die erste (13a) über einen Gleichrichter (11) von einem Stromwandler (8) und einer Hilfsspannung gespeist wird, welcher Stromwandler mit seiner Primärwicklung im Wechselstromkreis des Gerätes liegt md die zweite Steuerwicklung (13b) über einen Gleichrichter (14) von einem Summenstromwandler (4) gespeist wird, dessen Primärwicklung im Wechselstromnetz liegt,
das den Gesamtstrom der Anlage führt.