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Vorrichtung zur selbsttätigen Auswahl eines von mehreren eingeprägten
elektrischen Strömen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Auswahl
eines von mehreren eingeprägten elektrischen Strömen, die in Meß-, Regelungs- oder
Steuerungseinrichtungen von Stromgeneratoren verhältnisgleich zu physikalischen
Größen erzeugt werden, bei der die Generatoren einzeln in Reihe zu einem Ring geschaltete
Gleichrichtervorrichtungen speisen und der im Ring fließende Strom den der Auswahlvorrichtung
nachgeschalteten Einrichtungsteiiell zugeführt ist.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur elektrischen Regelung mit einem
Transduktorregler bekannt, dessen Steuerwicklung über eine Auswahlschaltung, in
der ein Stromvergleich stattfindet, mit einem eingeprägten elektrischen Gleichstrom
gespeist ist, der der Regelabweichung in der Weise entspricht, daß diese der Differenz
zwischen dem Sollwert und dem Istwert einer ersten Regelgröße so lange entspricht,
als die erste Regelgröße bzw. ein ihr entsprechender elektrischer Gleichstrom kleiner
ist als ein elektrischer eingeprägter Gleichstrom, der einer zweiten Regelgröße
proportional ist.
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Zur Herbeiführung dieser Wirkungsweise sind drei Gleichrichtervorrichtungen
in Reihe zu einem Ring geschaltet, und es speist ein erster Gleichrichter die Ringschaltung
mit einem Strom, der dem Sollwert entspricht, und die beiden übrigen Gleichrichter
speisen die Ringschaltung mit Strömen, die den beiden genannten Regelgrößen entsprechen.
Parallel zu dem Gleichrichter, der den Sollwertstrom erzeugt, ist die Steuerwicklung
des Transdukturreglers geschaltet. In dieser Anordnung fließt in bestimmten Teilen
des Rings ein Gleichstrom, der eingeprägten Charakter aufweist und der dem Maximum
der drei eingespeisten Ströme entspricht.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine Anordnung
zu schaffen, die es gestattet, aus einer beliebigen Anzahl von eingeprägten elektrischen
Gleichströmen den jeweils kleinsten auszuwählen und für Meß-, Regelungs- und/oder
Steuerungszwecke nutzbar zu machen. Sie geht von einer Anordnung der eingangs näher
bezeichneten Art aus und besteht darin, daß erfindungsgemäß die Generatoren, die
als Gleichstrom erzeugende Generatoren ausgebildet sind, zur Auswahl des kleinsten
Generatorstroms in Reihe zu den Gleichrichtervorrichtungen derart geschaltet sind,
daß die Generatorströme auf die Gleichrichter in Durchlaßrichtung dieser Vorrichtungen
einwirken.
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Die Figuren erläutern Ausführungsbeispiele.
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F i g. 1 zeigt eine einfache Anordnung zur Auswahl des kleineren
von zwei Strömen; F i g. 2 zeigt eine modifizierte Ausbildung dieser
Anordnung zur
Auswahl des kleineren von drei eingeprägten elektrischen Gleichströmen, während
F i g. 3 eine Verbesserung der Anordnung nach F i g. 1 wiedergibt.
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In F i g. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei gleichstromerzeugende Generatoren,
die beispielsweise als selbsttätige Kraftkompensatoren ausgebildet sind und als
Meßumformer zur Abbildung einer physikalischtechnischen Meßgröße, z. B. eines Dampfdruckes,
eines Durchflusses, einer elektrischen Leistung, einer Temperatur od. dgl., in einen
eingeprägten elektrischen Gleichstrom benutzt werden.
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Mit 3 und 4 sind zwei Diodengleichrichter bezeichnet, die über die
Leitung 5, 6 und den Lastwiderstand 7 sowie die Leitung 8 in Reihe zu einem Ring
geschaltet sind. Die Generatoren 1 und 2 speisen die Gleichrichter 3 und 4 in der
Weise, daß der von dem Generator 1 erzeugte eingeprägte elektrische Strom in den
Gleichrichter 3 in seiner Durchlaßrichtung beaufschlagt. Entsprechendes gilt für
den vom Generator 2 erzeugten Gleichstrom i2 und die Gleichrichtervorrichtung 4.
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In dieser Anordnung ist der Widerstand 7 stets und unabhängig davon,
welcher der beiden Gleichströme gerade der kleinere ist, von dem kleineren der beiden
Gleichströme durchflossen.
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Zum besseren Verständnis der Schaltung sollen die sich aus der Rechnung
ergebenden Zusammenhänge zwischen dem Laststrom iL, dem Lastwiderstand RL und den
Leitwerten g1, g2 der Dioden 3 und 4 nachfolgend angegeben werden. Mit der der F
i g. 1 entnehmbaren Orientierung der Generatorströme sowie des Laststroms ergeben
sich unter der Voraussetzung, daß die Generatorinnenwiderstände gleich und unendlich
groß sind, für iL, ul und u2, wobei die an den
Dioden 3 und 4 liegenden
Spannungen u, und u2 in Durchlaßrichtung dieser Schaltelemente in der Figur positiv
gezählt sind, die folgenden für zwei Generatoren gültigen Beziehungen: l1g2 + i2g1
iL = (1) gl + glg2RL + g2 i1 [RL g2 + 1] - i2 u1 = (2) g1 + g1g2 RL + g2 i2 [RL
g1 + 1] - i1 u2 = (3) g1 + g1g2 RL + g2 worin g1 und g2 die jeweils vom Betriebszustand
der Anordnung abhängigen Leitwerte der Dioden 3 und 4 entweder in Durchlaßrichtung
oder aber in Sperrichtung bezeichnen. Aus (2) folgt beispielsweise bei il > i2,
daß u, > 0 ist, womit im Idealfall g1 # co geht, so daß sich aus (1) mit gl =
0 für g1 iL = (4) 1 + g2 RL ergibt. Andererseits folgt aus (1) und (3) für diesen
Fall und für nicht zu kleine di = i,-4, daß u2 < O ist, so daß aus (4) mit g2
= 0 folgt iL = 4.
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Eine genauere Untersuchung der Schaltung zeigt, daß der Lastwiderstand
zweckmäßig kleiner als der Durchlaßwiderstand der Richtleiterelemente gewählt wird.
Um die Funktion der Schaltung nach F i g. 1 einwandfrei zu erhalten, d. h. den Fehler
am Strom iL klein zu halten, muß #i RL > (5) imin RD sein, worin imin den kleineren
der beiden Ströme und RD den Durchlaßwiderstand der Dioden bezeichnen.
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RL Um also klein zu halten, ist zweckmäßig RL < RD RD zu wählen.
Man kann andererseits den Durchlaßwiderstand der Dioden durch eine Reihenschaltung
eines Widerstandes oder aber auch durch eine entgegengeschaltete Zenerdiode erhöhen.
Es ist auch möglich, die an den Dioden wirksamen Schaltspannungen durch eine Hilfsspannungsquelle
mit zweckmäßig niedrigem Innenwiderstand zu beeinflussen, wodurch ebenfalls bei
kleinen i die Funktion der Schaltung verbessert wird.
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In F i g. 2 ist eine Anordnung dargestellt, in der in Reihe zu den
Dioden 3 und 4 der Anordnung nach F i g. 1 zwei Zenerdioden 10 bzw. 11 geschaltet
sind, die eine Vorspannung für die Dioden 3 und 4 einführen.
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Der Lastwiderstand 7 ist hier als Steuerwicklung eines Magnetverstärkers
12 ausgebildet, der die beiden Arbeitswicklungen 13 und 14 enthält, die über Gleichrichter
15 und 16 in bekannter Weise zueinander parallel und in Reihe zu einer Wechselspannungsquelle
17 geschaltet sind, so daß der in der Reihenschaltung angeordnete Arbeitswiderstand
18 von einem in Abhängigkeit von dem Gleichstrom der Steuerwicklung 7 gesteuerten
Strom durchflossen ist.
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Von der Voraussetzung, in Reihe zu den Gleichrichtervorrichtungen
3 und 4 eine Gegenspannungsquelle anzuordnen, kann man sich bei Verwendung einer
Anordnung nach F i g. 3 befreien. In dieser Anordnung sind die Gleichstromgeneratoren
20, 21 und 22 vorgesehen, deren Aufbau dem Aufbau der Generatoren 1 und 2 entspricht.
Sie sind wiederum
in Reihe und zu einem Ring geschaltet, und es sind die Ausgänge
der Generatoren 20 und 21 durch die Dioden 23 bzw. 24 überbrückt, und es ist der
Ausgang des Generators 22 durch die Diode 25 überbrückt.
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Im übrigen ist die Anordnung derart getroffen, daß in Reihe zu dem
Generator 22 in der Reihenschaltung ein Lastwiderstand 26 und in Reihe zu der aus
dem Generator 21 und der Diode 24 gebildeten Parallelschaltung die Reihenschaltung
der Diode 25 mit einem Lastwiderstand 27 und parallel zu dem Generator 22 geschaltet
ist. Eine Diode 28, die in Reihe zu einem Widerstand 29 liegt, ist in Reihe zu der
aus der Diode 23 und dem Generator 20 gebildeten Parallelschaltung angeordnet und
im weiteren parallel zu den Generatoren 21 und 22 bzw. zu den Dioden 24 und 25 in
Verbindung mit dem Widerstand 27 geschaltet.
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In dieser Anordnung sind die Widerstände 26, 27 und 29 von Strömen
durchflossen, die in Summe (bei vorzeichenrichtiger Addition) dem kleinsten der
von den drei Generatoren erzeugten Gleichstrom entsprechen.
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Die Schaltungsanordnungen nach F i g. 1 und 3 bzw. nach F i g. 2
können durch eine beliebige Anzahl von Generatoren erweitert werden.
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Es ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich möglich, die Dioden
durch andere Schaltelemente zu ersetzen. So können z.B. Transistor-Dioden-Kombinationen
oder ähnliche Schaltelemente angewendet werden, bei denen man es zudem in der Hand
hat, die Durchlaß- und Sperrwiderstände passend zu dimensionieren. Auch wäre es
denkbar, elektromechanische Schaltrelais einzusetzen, wodurch jedoch die Stetigkeit
des Auswählvorganges gestört würde.