DE1079730B - Schalt- und Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen - Google Patents

Description

Es sind Schaltungen mit steuerbaren Drosseln (Magnetverstärker) bekannt, mit denen Schütze oder Motoren geschaltet werden können. Die Steuerwirkung beruht dabei auf Sättigungserscheinungen in den mit Eisenkreisen ausgerüsteten Drosseln, welche durch die Steuerspannungen beeinflußt werden. Es ist außerdem bekannt, Schütze oder Motoren mit Transistoren zu steuern. Die üblichen Transistoren können jedoch nicht mit den gebräuchlichen Netzwechselspannungen betrieben werden. Die Netzspannung wird daher herunter transformiert und gewöhnlich zwei Transistoren in Gegentaktschaltung verwendet.

Für Blinklicht-Signalanlagen ist es bekannt, eine Steuerdrossel mit zwei Wicklungen zu verwenden und die Primärwicklung der Drossel mit den Blinkleuchten in Reihe zu schalten. Die Sekundärwicklung wird bei dieser Schaltung mittels einer periodisch ansprechenden Relaisschaltung impulsweise erregt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Drossel in Verbindung mit einem Transistor zur Schaltung von Schützen oder Motoren zu verwenden, die an Netzwechselspannung liegen. Bei einer derartigen Schalt- und Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen, von denen eine Wicklung (Primärwicklung) mit der zu steuernden Einrichtung in Reihe an der speisenden Wechselspannung liegt, ist gemäß der Erfindung eine zweite Wicklung (Sekundärwicklung) der Schalt- und Steuerdrossel durch einen steuerbaren Widerstand überbrückt. Als steuerbare Widerstände können z. B. Röhrenschaltungen verwendet werden. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, gemäß der Erfindung einen Transistor über eine Gleichrichterschaltung an die Sekundärwicklung zu legen. Der Transistor wird vorzugsweise in Emitterschaltung betrieben, derart, daß die steuernde Gleichspannung zwischen Emitter und Basis wirkt und Emitter und Kollektor an gegenüberliegenden Eckpunkten eines Graetzgleichrichters angeschlossen sind, dessen andere Eckpunkte an der Sekundärwicklung der Drossel liegen.

An Hand der Zeichnung sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.

Nach Fig. 1 soll ein einphasiger Wechselstrommotor ein- und ausgeschaltet werden;

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Steuerung der Drehrichtung eines mit zwei Wechselstromwicklungen ausgerüsteten Induktionsmotors;

Fig. 3 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung als Impedanzwandler zur Anpassung" einer Transistorstufe an einen niederohmigen Außenwiderstand.

Nach Fig. 1 ist die Primärwicklung W₁ der Drosselspule D₁. mit der Motorwicklung M in Reihe an das Wechselstromnetz angeschlossen. Der Motor kann Schalt- und Steuerdrossel
mit mindestens zwei Wicklungen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Karl Schlick, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

dabei ein normaler Einphasenwechselstrommotor sein, der für die Netzspannung von beispielsweise 220 V ausgelegt ist. Die Sekundärwicklung w₂ der beispielsweise eisengeschlossenen Drosselspule ist über den Gleichrichter in Graetzschaltung Gl durch die Emitter-Kollektor-Strecke des steuerbaren Transistors T überbrückt. Die Steuerspannung wird an dem Eingang des Transistors zwischen der Basis B und dem Emitter E angeschlossen. Solange kein Steuerstrom fließt, ist die Sekundärwicklung W₂ mit dem relativ großen Widerstand des ungesteuerten Transistors abgeschlossen. Von der Primärseite aus betrachtet, wirkt die Drossel wie ein im Leerlauf betriebener Transformator, der lediglich den sehr geringen Magnetisierungsstrom aufnimmt. Im Primärkreis fließt nur dieser geringe Strom, der nicht ausreicht, um den Motor M zum Anlaufen zu bringen. Sobald der Transistor gesteuert wird, am Eingang somit eine Gleichspannung liegt, sinkt sein Widerstand auf einen sehr kleinen Wert ab, und die Sekundärwicklung W₂ der Drossel arbeitet praktisch im Kurzschluß. Die Primärwicklung kann einen entsprechend großen Strom führen, und der Motor ist eingeschaltet, wobei die vorgeschaltete Impedanz der Primärwicklung W₁ auf einen praktisch nicht störenden Wert abgefallen ist. Wird der Transistor sprunghaft vom gesperrten Zustand auf den Sättigungszustand umgeschaltet, so· kann während des Umschaltvorganges die zulässige Verlustleistung des Transistors weit überschritten werden. Der Transistor braucht deshalb nur für eine Verlustleistung ausgelegt werden, die einen Bruchteil der Motorleistung, z. B. 10% oder weniger beträgt. Das sprunghafte Durchsteuern des Transistors kann beispielsweise durch einen Kontakt oder eine vorgeschaltete Kippstufe sichergestellt werden.

9OJ 770/195

Nach Fig. 2 wird die gleiche Schaltung zur Steuerung der Drehrichtung eines Induktionsmotors benutzt. Die beiden Motorwicklungen m_t und m₂ sind in bekannter Weise durch einen Kondensator C getrennt. Die Wicklungsenden sind dann über je eine Primärwicklung der Drossel D_rl und D₁-₂ an die Netzspannung angeschlossen. Die Sekundärwicklung der Drossel D_{r t} wird über den Gleichrichter Gl₁ in Graetzschaltung von dem Transistor T₁ überbrückt. In gleicher Weise liegt der Transistor T₂ über dem Gleichrichter Gl₂ an der Sekundärwicklung der Drossel D_T2. Die Emitter beider Transistoren sind miteinander verbunden und mit den Basiselektroden an den Ausgang eines Verstärkers V in Gegentaktschaltung angeschlossen. Nach dem Beispiel der Zeichnung wird der Eingang des Verstärkers von der Diagonalen einer Wheatstonschen Brücke aus gesteuert. Für eine Reglerschaltung wird beispielsweise der Widerstand R₁ entsprechend dem Sollwert der zu regelnden Größe fest eingestellt, während der Widerstandi?₂ sich entsprechend der Regelgröße einstellt. Die Brücke wird von der Batterie B gespeist. Bei einer Richtungsumkehr der Brückendiagonalspannung kehrt sich auch die Drehrichtung des Induktionsmotors um. Über den Gegentaktverstärker wird je nach der Richtung der Gleichspannung in der Brückendiagonale die Steuerspannung entweder an die Basis des Transistors T₁ oder an die Basis des Transistors T₂ gelegt. In einem Falle wird die Sekundärwicklung der Drossel Dr₁ kurzgeschlossen und die Motorwicklung w₂ mit der Netzspannung verbunden. Im anderen Falle schließt der Transistor T₂ die Sekundärwicklung der Drossel D_r2 kurz, und die Netzwechselspannung kann auf die Motorwicklung Wi₁ gelangen.

Das Schaltungsbeispiel der Fig. 3 bezieht sich auf einen Druck- oder Differenzdruckmeßumformer mit Kraftkompensation. Der zu messende Druck oder Differenzdruck wirkt dabei über eine Membran 1 auf eine Kraftwaage 2, die im Punkt 3 drehbar gelagert ist. Der Ausschlag der Kraftwaage wird mit Hilfe eines induktiven Abgriffes 4 ermittelt und entsprechend dem Ausschlag eine Kompensationskraft erzeugt, welche die Kraftwaage in den Ausgangszustand zurückführt. Für die Kraftkompensation wird ein Tauchspulsystem benutzt, dessen relativ niederohmige Tauchspule mechanisch mit der Kraftwaage verbunden ist. Die Tauchspule bewegt sich z. B. in dem magnetischen Feld eines kräftigen Elektromagneten. Derartige Meßwertumformer sind bekannt. Die Schaltung gemäß der Erfindung dient dabei dazu, um den niederohmigen Anschluß der Tauchspule an den hochohmigen Ausgang des Indikators anzupassen. Die Tauchspuleö ist über eine Gleichrichterschaltung 6 in Reihe mit der Primärwicklung 7 an eine Wechselspannung von beispielsweise 5 bis 10'V angeschlossen. Die Sekundärwicklung liegt wie bereits oben erläutert, über einen Gleichrichter in Graetzschaltung an dem gesteuerten Transistor. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung kann entsprechend der gewünschten Impedanzanpassung gewählt werden. Die Steuerspannung des Transistors T wird dem induktiven Abgriff 4 über einen Gleichrichter 8 entnommen.

Schlägt die Kraftwaage aus, weil sich z. B. der Druck oder Differenzdruck geändert hat, so ändert sich die Spannung am induktiven Abgriff 4 und der über den Gleichrichter 8 den Transistor T durchfließende Steuerstrom. Der Transistorwiderstand, der über dem Gleichrichter 10 an der Sekundärwicklung der Drossel 7 liegt, wird entsprechend geändert und damit der Widerstand der Drossel im Primärkreis gesteuert. Da die Drossel mit der Tauchspule über den Gleichrichter 6 in Reihe geschaltet ist, ändert sich mit dem Primärwiderstand der Drossel auch der die Tauchspule durchfließende Strom, und zwar in dem Sinne, daß der Ausschlag der Kraftwaage rückgängig gemacht wird.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schalt- und Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen, von denen eine Wicklung (Primärwicklung) mit der zu steuernden Einrichtung in Reihe an der speisenden Wechselspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wicklung (Sekundärwicklung) der Schalt- und Steuerdrossel durch einen steuerbaren Widerstand überbrückt ist.

2. Schalt- und Steuerdrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor über eine Gleichrichterschaltung an die Sekundärwicklung angeschlossen ist.

3. Schalt- und Steuerdrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde Einrichtung über Gleichrichter in Graetzschaltung an die speisende Wechselspannung angeschlossen ist.

4. Schalt- und Steuerdrossel nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in Emitterschaltung betrieben ist, daß die steuernde Gleichspannung zwischen Emitter und Basis wirkt und Emitter und Kollektor an gegenüberliegenden Eckpunkten des mit den anderen Eckpunkten an der Sekundärwicklung liegenden Gleichrichters in Graetzschaltung angeschlossen sind.

5. Schalt- und Steuerdrossel nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehrichtungssteuerung von Induktionsmotoren zwei Phasen des Motors von je einer Steuerdrossel mit über Gleichrichter angeschlossenen Transistoren steuerbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 661 025;
deutscheAuslegeschriftN9837VIIIb/21c; (bekanntgemacht am 2.2. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©I 90S 770/195 4.60