DE1413680B2 - Regeleinrichtung für eine Betriebsanlage zum selbsttätigen Regeln einer Betriebsgröße - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Betriebsanlage zum selbsttätigen Regeln einer Betriebsgröße mit einem in Reihe mit dem Stellglied geschalteten Thyristor, zwischen dessen Steuerelektrode und Kathode eine Steuerspannung wirkt, die bei einem Ansteigen der Regelgröße über den Sollwert unter den Haltewert für die Leitfähigkeit des Thyristors absinkt, so daß dieser sperrt, insbesondere für eine Energieversorgungsanlage, die eine Akkumulatorenbatterie enthält.

Bei einer bekannten Betriebsanlage dieser Art (französische Patentschrift 1247 361) ist für das jeweilige Sperren des Thyristors, wenn die Spannung an einem Gleichstromgenerator einen vorbestimmten Wert überschreitet, eine zusätzliche Löschschaltung mit einem Halbleiter-Kommandogerät notwendig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die selbsttätige Begrenzung einer Betriebsgröße zuverlässig und mit sehr kleiner Regelabweichung besonders wirtschaftlich zu gestalten.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Thyristor und das Stellglied in einem von einer lückenlosen, periodisch zu Null werdenden HaIbwellenspannung gespeisten Stromkreis liegen.

An sich ist es bekannt (»Elektrotechnische Zeitschrift«, Ausgabe A, 1952, S. 769, 770), eine elektronische Regeleinrichtung mit einem Verstärker auszurüsten, dessen Endstufe mehrere, beispielsweise acht Hochvakuumröhren enthält, die parallel zueinander über einen Brücken-Gleichrichter an eine einphasige Wechselspannung angeschlossen sind. Die zugehörige Vorstufe ist außerordentlich umständlich, sie enthält eine weitere Hochvakuumröhre mit zwei Kondensatoren und mehreren Widerständen. Diese Einrichtung ist somit erheblich aufwendiger als die nach der Erfindung. Außerdem ergibt sie ein insbesondere bei Batterieladung erheblich ungünstigeres Betriebsverhalten, auch wenn man die Hochvakuumröhren etwa durch Transistoren ersetzt.

Aus dem Buch von H. F. Storm, »Magnetic Amplifiers«, 1955, S. 398, ist eine Regeleinrichtung für eine Energieversorgungsanlage mit einer Akkumulatorenbatterie bekannt, bei der in Reihe mit dem Stellglied ein Thyratron geschaltet ist. Zwischen dessen Steuerelektrode und Kathode wirkt eine Steuerspannung, die bei einem vorbestimmten oberen Grenzwert der Betriebsgröße Batteriespannung unter den Haltewert für die Leitfähigkeit des Thyratrons absinkt, so daß dieses sperrt. Hierbei wird nur eine Halbwelle des Wechselstroms ausgenutzt. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 095 924 ist es ferner bekannt, daß ein steuerbarer Halbleiter im Schaltbetrieb arbeiten kann. Demgegenüber unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß der Erregerkreis mit dem Thyristor weder mit einem Wechselstrom noch mit einem welligen Gleichstrom, sondern mit einem lückenlosen, periodisch zu Null werdenden Halbwellengleichstrom speisbar ist.

Die Erfindung bringt gegenüber den vorbekannten Anlagen den Vorteil, daß bei Verwendung nur eines Thyristors beide Halbwellen des Wechselstroms zur Erregung nutzbar sind. Demgegenüber ist es unerheblich, daß ein zusätzlicher Vollweggleichrichter benötigt wird.

Eine Energieversorgungsanlage nach der Erfindung kann so gestaltet sein, daß die Steuerstrecke des Thyristors an zwei Diagonalpunkten einer Brückenschaltung angeschlossen ist, an deren anderen Diagonalpunkten eine der Regelgröße entsprechende Gleichspannung liegt, wobei in einem Zweig zwischen diesen letzteren Punkten ein Widerstand und eine Zenerdiode hintereinanderliegen, während in dem anderen Zweig zwischen diesen Punkten zwei Widerstände hintereinander angeordnet sind.

Eine solche Energieversorgungsanlage mit einem Wechselstromerzeuger, insbesondere einem Drehstromerzeuger, kann so ausgebildet sein, daß der Thyristor in Reihe mit einer Erregerwicklung des Stromerzeugers an einen Erregergleichrichter angeschlossen ist, der über eine Luftspaltdrossel an der Wechselspannung des Stromerzeugers liegt.

Eine Energieversorgungsanlage nach der Erfindung mit einem Gleichrichter, der über eine vormagnetisierbare Drossel und vorzugsweise über einen Transformator an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, kann so ausgeführt sein, daß der Thyristor in Reihe mit einer Vormagnetisierungswicklung der Drossel über einen Erregergleichrichter am Wechselstromnetz liegt.

An sich ist es aus den französischen Patentschriften 1 187 235 und 1 250 796 bekannt, einem Erregergleichrichter eine Luftspaltdrossel vorzuschalten.

In der Zeichnung sind in F i g. 1 und 2 Schaltbilder für zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 speist ein Drehstromerzeuger 1 über Leitungen 2 einen Gleichrichter 3, an den gleichstromseitig mit Leitungen 4, 5 eine Akkumulatorenbatterie 6 und parallel dazu über einen Trennschalter 7 ein Verbraucher 8 angeschlossen ist. Eine Nebenschlußerregerwicklung 9 des Stromerzeugers 1 wird von einem Erregergleichrichter 10 über eine Leitung 11 gespeist. Wechselstromseitig ist der Erregergleichrichter 10 über eine Drossel 12, vorzugsweise eine Luftspaltdrossel, an die Sekundärwicklung eines Transformators 13 angeschlossen, dessen Primärwicklung mit zwei Phasenleitungen 2 verbunden ist.

In die Leitung 11 ist ein Thyristor 14 eingeschaltet. Von der Leitung 4, d. h. von dem Pluspol des Gleichrichters 3, geht eine Leitung 15 aus, die sich in einem Punkt 16 in zwei Leitungen 17, 18 verzweigt, die an die Leitung 5, d. h. an den Minuspol des Gleichrichters 3 angeschlossen sind. In der Leitung 18 liegen hintereinander ein Widerstand 19 und eine Zenerdiode 20, während in die Leitung 17 zwei Widerstände 21, 22 hintereinandergeschaltet sind. Von einem Punkt zwischen dem Widerstand 19 und der Anode der Zenerdiode 20 ist eine Leitung 23 zu der Steuerelektrode des Thyristors 14 geführt. Ein Punkt der Leitung 17 zwischen den Widerständen 21 und 22 ist durch eine Leitung 24 mit der Kathode des Thyristors 14 verbunden. Solange beim Laden der Batterie 6 deren Spannung noch nicht einen bestimmten, der vollen Aufladung entsprechenden Wert erreicht hat, ist der Spannungsabfall an dem Widerstand 22 kleiner als die Sperrspannung der Zenerdiode 20. Infolgedessen besteht zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 14 ein entsprechend großer Spannungsabfall, so daß der Widerstand des Thyristors praktisch gleich Null ist. Es fließt daher durch die Erregerwicklung 9 der volle Erregerstrom, und der Stromerzeuger 1 schickt über den Gleichrichter 3 den vollen Ladestrom in die Batterie 6.

Wenn gegen Ende der Batterieladung die Batteriespannung ansteigt, nimmt auch der Spannungsabfall

am Widerstand 22 zu. Schließlich wird dieser Spannungsabfall gleich der Sperrspannung der Zenerdiode 20, so daß zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 14 kein Spannungsabfall mehr besteht. Infolgedessen wird der Thyristor gesperrt, da der Erregergleichrichter 10 eine pulsierende Gleichspannung liefert und demgemäß die Spannungsamplituden periodisch auf den Wert Null absinken. Sonach wird der Widerstand des Thyristors praktisch unendlich groß. Dies kommt einem Abschalten des Erregerstroms gleich. Es kann aber der Erregerstrom zunächst noch über eine parallel zu der Erregerwicklung geschaltete Schutzdiode 25 fließen und nach einer e-Funktion abklingen.

Infolge des Verschwindens des Erregerstroms nimmt die elektromotorische Kraft des Stromerzeugers 1 ab, und die Batteriespannung ermäßigt sich wieder. Da somit der Spannungsabfall am Widerstand 22 wieder kleiner wird als die Sperrspannung der Zenerdiode 20, tritt zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 14 wieder ein Spannungsgefälle auf. Infolgedessen wird der Widerstand des Thyristors 14 praktisch gleich Null. Es fließt daher nun wieder der volle Erregerstrom.

Das Abschalten des Erregerstroms vollzieht sich mit zunehmender Aufladung der Batterie in immer schnellerer Folge, was einer Verringerung des durchschnittlichen Erregerstroms und damit einer Herabminderung des Ladestroms bis auf einen geringfügigen Reststrom gleichkommt.

F i g. 2 betrifft eine Batterieladeeinrichtung, deren Gleichrichter 3 über einen Transformator 26 an ein Wechselstromnetz 27 angeschlossen ist. Zur Begrenzung des Batterieladestroms dient eine vormagnetisierte Drossel 28 in der wechselstromseitigen Zuleitung zu dem Gleichrichter 3. Die Vormagnetisierungswicklung 29 tritt bei diesem Ausführungsbeispiel an die Stelle der Erregerwicklung 9 nach Fig. 1, und der Erregergleichrichter 10 wird von einer Zusatzwicklung 30 auf einem Schenkel des Transformatorkernes mit Strom versorgt. Im übrigen sind in F i g. 2 die einzelnen Schaltungselemente mit denselben Bezugsziffern versehen wie die entsprechenden Schaltungselemente in F i g. 1.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Betriebsanlage, zum selbsttätigen Regeln einer Betriebsgröße, mit einem in Reihe mit dem Stellglied geschalteten Thyristor, zwischen dessen Steuerelektrode und Kathode eine Steuerspannung wirkt, die bei einem Ansteigen der Regelgröße über den Sollwert unter den Haltewert für die Leitfähigkeit des Thyristors absinkt, so daß dieser sperrt, insbesondere für eine Energieversorgungsanlage, die eine Akkumulatorenbatterie enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (14) und das Stellglied (9) in einem von einer lückenlosen, periodisch zu Null werdenden Halbwellenspannung gespeisten Stromkreis (11) liegen.

2. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke des Thyristors (14) an zwei Diagonalpunkten (17, 18) einer Brückenschaltung angeschlossen ist, an deren anderen Diagonalpunkten (16, 5) eine der Regelgröße entsprechende Gleichspannung liegt, wobei in einem Zweig zwischen diesen letzteren Punkten ein Widerstand (19) und eine Zenerdiode (20) hintereinander liegen, während in dem anderen Zweig zwischen diesen Punkten zwei Widerstände (21, 22) hintereinander angeordnet sind.

3. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 2 mit einem Wechselstromerzeuger, insbesondere einem Drehstromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (14) in Reihe mit einer Erregerwicklung (9) des Stromerzeugers (1) an einen Erregergleichrichter (10) angeschlossen ist, der über eine Luftspaltdrossel (12) an der Wechselspannung des Stromerzeugers liegt.

4. Energieversorgungsanlage nach Anspruch 2 mit einem Gleichrichter, der über eine vormagnetisierbare Drossel und vorzugsweise über einen Transformator an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor in Reihe mit einer Vormagnetisierungswicklung (29) der Drossel (28) über einen Erregergleichrichter (10) am Wechselstromnetz (27) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen