DE1463608A1 - Einrichtung zur wechselnden Anpassung eines Verbraucherstromes - Google Patents

Einrichtung zur wechselnden Anpassung eines Verbraucherstromes

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Description

U63608
P lh 63 6Ό0.9
11. Nov. 1968
Soelete Anonyme Francaise du FtROOp
einrichtung sur wechselnden Anpassung eines Verbraucheretrom···
Die Erfindung betrifft ein· einrichtung sur Zuführung einer variablen Qleiohspannungsleistung an »ine oder mehrerο Verbraucher» wobei «in« au· den Vergleich d·» Soll-V«rt·· ait den Iet-Wert d·· im Verbraucher flirtenden Strove· gewonnene.Abweichepannung bsw· Fehlerspannung einer bistabilen Kippschaltung sugeführt und deren -Lage bestimmt wird, eine Zündimpulsquelle baw. eine Lösohinpulsquelle die Schwingungsformen der bistabilen Kippschaltung oder deren Fronten gestaltet, dies· Zündinpulaquelle baw· di··· Lösohimpulsquelle eine elektronisch arbeitende Komnutierungseinrichtung steuern und.die Koramutierung«einrichtung awieohen der Gleichatrostquell· und mindestens einen Verbraucher angeordnet ist und periodisch umgeschaltet wird·
Se sind bereite Einrichtungen bekannt, bei welchen an den Verbraucher Leistung·impulse vorbeetimmter Breite und variabler Frequenz angelegt werden· Dabei, ist es jedoch schwierig, den Wert des augenblicklich in der KQumutierungseinheit fließenden Stromes willkürlich su bestimmen und infolgedessen die Betriebssicherheit dieser Organe au gewährleisten.
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R* sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, bei denen man mit einem festen Wert der Rücklauffrequenz der Zündim·» pulse arbeitet, wobei »an mit Beams auf diese Zündimpulae die Verzögerung der Löschimpulse derart variieren läßt, daß Leistungsimpulse mit fester Frequenz und variabler Breit« erzeugt werden· Oa hier aber auf eine feste Rreqüens Rückeicht genommen werden muß, wird die erwünschte Feinheit und empfindlichkeit der Steuerung beeinträchtigt* Dabei ist es' schwierig, unter einen bestimmten Minimalwert der gesteuerten Leistung herunterzugehen«
£s ist weiterhin eine Anordnung zum Löschen einseitig steuerbarer elektrischer Ventile in wiederholt ein«· und ausgeschalteten Stromkreisen bekannt, bei welcher ÜberwaohungsmJLttel vorgesehen sind, die sieherstellen, daß jeweils im Lösohaugenblick die für das Löschen der ein· oeitig steuerbaren Ventile erforderliehe Snergie bereitsteht· Dabei wird bei einer einrichtung mit einem steuerbaren llaupt ventil, welches durch Kondensat or stoß über ein steuerbares Hilfsventil gelöscht wird, die Zündung des llauptveritils nur bei voll ausreichender Spannung des Löschkondensators und die Zündung des Hilfsventils nur nach einer zur Umladung des LÖschkondensators erforderlichen Zeitspanne möglich»
Diese einseitig steuerbaren elektrischen Ventile sind mit Thyristoren, gesteuerten Dioden oder dergleichen als Stromtore bestückt.. Bei diesen Elementen tritt bekannterweise bei langer Stromflußdauer eine Schaltträgheit ein, so daß eine Leistungsanpassung nicht so schnell durchgeführt werden kann, wie es wünschenswert wäre· Diese SchalttrMgheit wächst mit dem Verhältnis zwischen der Stromflußdauer und der Dauer eines Kommutierzyklus. Die angeführte bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß der Strom viel häufiger unterbrochen wird, als es zur Vermeidung der
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SchalttrKghoit der leitend gesteuerten Elemente nötig 1st, wobei gewollte Unterbrechungen in keiner Weise berücksichtigt werden«
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin« •in· einrichtung asur Zuführung einer variablen Gleichspannung« leistung an einen oder mehrere Verbraucher au schaffen, deren aktive Elemente keiner Schaltträgheit unterworfen sind, wobei der Strom nur dann unterbrochen werden soll, wenn es aur Vermeidung der Schaltträgheit erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemKß daduroh gelöst, daß parallel sum Verbraucherstromkreie ein Begrenzungsstromkreis, der einen Kondensator enthält, liegt und daß durch langsames Laden des Kondensators sieh der Abweichspannung bow· der Fehlerspannung eine progressiv wacheenden Gegenapannung, welche die Stromflußdauer der Komminitierungseinrichtung nach oben begrenzt. Überlagert.
Diese Einrichtung verleiht der Steuerung Jede gewünschte Feinheit, da sowohl die Folge wie auch die Breite ,der Zm-
pulse je nach Bedarf an verschiedene Parameter« z. B. an die Rotationsgeschwindigkeit im Falle eines von einem
Motor gebildeten Verbrauchers angepaßt werden kann. ||
Besonders zweckm&ßig ist es, wenn dabei mit Ausnahme dor Kommutierungeeinheit jede Unterbrechereinheit des Vor* braucherstromkreises stromabwärts in Bezug auf den Be* grenzungeetromkreia angeordnet ist, so. daß die bistabile Kommutierungeeinheit sich nach jeder Unterbrechung des Verbraucherstromkreises zwangsläufig im Löschzustand für die Kommutierung»einheit zurückgeführt befindet«
Vorteilhafterweise wird dabei die Lage der bistabilen Kippstufe von einer weiteren Verstärkerschaltung ge-
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steuert, deren eines Element von der Abweichspannung und deren anderes Element susätalich noch vom Begrenzungsstromkreis gesteuert werden· Dabei liegt parallel sum geschalteten Stromkreis des «weiten Slementes der weiteren Verstärkerschaltung ein Kondensator parallel«
In der Praxis ergeben sich bei der Betriebsweise der einrichtung gewisse Einschränkungen! so muß in allgemeinen eine obere Grenze der Leitungsdauer und eine untere Qrense der Unterbrechungedauer eingehalten werden. Bei der erflndungsgemäßen Vorrichtung werden diese beiden Qrenson vorteilhaft in einem die Fehlerspannung übertragenden Blement verwirklicht, das vor der bistabilen Schalt· einheit liegt« Ein solches Übertragerelement wird vorteilhaft von einem Verstärker gebildet, der an seinem Eingang die Fehlerspannung empfängt und mit seinem Ausgang die bistabile Schalteinheit speist. Bin Mittel sur oberen Begrenzung der Leitungszelt kann gemäß der Erfindung dadurch gebildet werden, daß parallel Über den Eingang des Verstärkers eine Begrenserspannungsquelle angeordnet wird, die im wesentlichen aus einem Kondensator besteht· Dieser Kondensator umfaßt einen Aufladestromkreis mit vorbestimmter Zeitkonetante, der auf die Klemmen des Verbrauchers geschaltet ist, und einen Entladekreis mit praktisch vernachlässigbarer Zeitkonstantei das Mittel sur unteren Begrenzung der Ltfschsoit kann seinerseits in einfacher Weise aus einem Versbgerungskondensator bestehen, der der Ausgangsstufe des Verstärkers in der Weise zugeordnet ist,' daß er sich über die Lastimpedanz dieser Stufe auf- und mit praktisch vernalässigbarer Zeitkonstante in das aktive Element dieser Stufe entlädt.
Dank dieser sehr einfachen Einrichtungen ist die obere Qrense der Leitungszeit durch die Tatsache gewährleistet, daß im Falle einer Verlängerung über eine bestimmte Grenze
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der Fohlerspannung hinaus, welch· den Leitungszustand aufrecht su erhalten aucht, die progressiv an den Hennen dea Hauptkondensatora auftretende Spannung schließlich die Wirkung dieser Spannung kondensiert und die Ruckkehr der Kippschaltung in die Löschstellung sicherstellt« Die untere Grenze der Löschzeit wird andererseits aufgrund der Zeitkonetanten gewährleistet, die durch den Verzögerungskondensator eingeführt wird, ao daß dem Zurückkippon der bistabilen Sehalteinheit nach einer Löschung ein Verzögerungsmikiimum auferlegt ist. .
Das Auftreten der oberen Begrenzung der Leitungsseit ist insbesondere unter zwei bestimmten !Anständen geboten!
1. Ks ist unbedingt erforderlich, die automatische Umschaltung der Kippeinrichtung sicherausteilen, d» h. die Rückkehr in die Löschstellung im Falle irgendeiner Unterbrechung des Verbraucherkreises, damit sieh bei dmr Wiederinbetriebsetzung dieses Stromkreises eine Zündung vollziehen kann*
2· Öle beschriebene Begrenzungseinrichtung erzeugt eine Qeschwindigkeltsreaktionawirkung, die im Falle der Speisung eines Gleichstrommotors die erwünschte Be-* grenzung des maximalen Stromes gewährleistet, welcher im Motor in demjenigen Mafia zugelassen werden kann, wie die Geschwindigkeit zunimmt· Im Falle eines übermäßigen Bedarfes wird in der Tat die Anstiegszeit des Stromes auf einen diesem Bedarf entsprechenden Wert die Aufladezeit des Kondensators auf denjenigen Wert Übersteigen, der für die Annullierung dea Bedarfes erforderlieh ist. Diese Begrenzung läßt sieh bequem einstellen, Wenn man in einfacher Weise auf die Zeitkonstante des Ladestromkreises einwirkt«
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Oi· nachstehend» Beschreibung einer bevorausten Aufführung· form, einer Einrichtung gemäß der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegendes Zeichnung, auf der ein Schaltsehema für die erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt ist, der weiteren Erläuterung.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich« ist ein von einem Gleichstrommotor H gebildeter Verbraucher Über einen Schalter oder Unterbrecher to und eine Konmutierungseinheit 11 mit den Klemmen einer Akkumulatorenbatterie B verbunden« Die Kommutierungseinheit 11 umfaflt in an sich bekannter und deshalb auf der Zeichnung im eins einen nicht angegebenen Weise ein System gesteuerter Dioden« das in der Lage ist ι den Stromkreis unter dem Einfluß eines Zündimpulses su schließen, der an einen Eingang EA angelegt wird· Weiterhin kann das Diodensystem unter den Einfluß eines Löschimpulses, der an einen Eingang S . angelegt wird, den Stromkreis unterbrechen. Die so gebildete Schaltung umfaßt weiterhin in Reihe mit dem Motor einen Nebenschlußwiderstand oder Shunt S, an dessen Klemmen man eine Spannung Us abgreifen kann, die dem Augenblickewert des im Motor fließenden Stromes proportional ist. Diese Spannung wird an den Emitter eines Transistors, des sogenannten Xojnpäcators 12, angelegt, dessen Basis mit dem positiven Pol der Batterie unter Zwischenschaltung eines Steuerorgans, des sogenannten Anseigere 13, verbunden ist. Das Organ 13 liefert in ah sich bekannter Weise eine Gleichspannung, die dem Bedarf, d. h« demjenigen Stromwert proportional ist, den man im Motor fließen lassen möchte»
Kollektor des Transistors ist über einen Belastunge widerstand Ik mit einer Speiseleitung 15 verbunden, die gegenüber einem Bezugspotential auf einem bestimmten ne gativen Potential gehalten wird, beispielsweise gegenüber demjenigen der-positiven Klemme der Batterie·
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Dor Kolloktor des Vergleichstransistors 12 ist ait der Basis eines »weiten Transistors, eines sogenannten Verstärkertransietore l6t verbunden» und «war unter Zwischen· schlatung einer Kupplungediode 17· Der Emitter dieses Transistors liegt dabei parallel mit demjenigen des ersten Transistors, während der Kollektor des Transistors l6 gleichfalls über einen Belastungswiderstand l8 mit der negativen Leitung 15 in Verbindung steht; andererseits ist dieser Kollektor mit der positiven Klemme über einen sogenannten Verzögerungskondensator 19 verbunden· Öle an den Klemmen dieses Kondensators auftretende Spannung wird an den Eingang einer bistabilen Schaltung BX mit zwei Ausgangsklemmen StI, 22 angelegt, wobei die Ausgangsklemmen unter Zwischenschaltung zweier Einrichtungen 23, Zk die Eingänge SA und BS der Kommutiereinheit
11 speisen·
Schließlich umfaßt die Einrichtung an den Klemmen des Verbrauchtere einen Begrexuserstromkreis, der aus einer Brücke mit zwei einstellbaren Widerstünden 26, 27 besteht., die jeweils über eine Diode 28 bzw. einen Kondensator 29 nebeneinandergeschaltet sind« Die zwischen der Diode und dem Kondensator liegende Klemme 3o ist über einen Widerstand 31 mit der Basis des Verstärkertransistors 16 verbunden* · ' .
Die so ausgebildete Einrichtung funktoniort in der nachstehenden Weiset
Wenn man den Schalter oder Unterbrecher Io schließt und auf das Gerät 13 in der Weise einwirkt, daß an den Klemmen des Gerätes eine bestimmte Spannung Ud auftritt, wobei diese Spannung an die Basis des Vergleichtraneistore
12 gelegt wird, wird dieser Transistor leitend und blokkiert die Stromleitung des Verstärkertransistors 16; der Verzögerungskondensator 19« welcher bisher -durch den
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Transistor l6 kursg«soh'loesan war, l&dt sieh über deit widerstand 18 auf. Nach Ablauf titttr bist!muten Zeit, dl· durch, dl·-Zeitkonstante der elemente ΐβ, 19 be-'· stimmt ist, -resultiert hieraus eine Zustandsänderung der bistabilen Einheit -BX1 wobei «ich dies* Ärideirung von einem sogenannten LSschsuatand in «inen sogenannten Zündsustand yollaient· Diese Zustandsänderung ruft'am' Ausgang 81 «in· Wolienfront bsw· «inen V«Xl«nkopf h«r· vor, dl· tutor· der da« A&paDglied 83 in einen ZttndlMBul* verwandeln kann, der dann an die Kleane SA der ttiSöhali* einheit dl s*l«ft wird« Di··· einheit «ehll«At dea «tro*- krei«, ·ο dafi ie Motor M ein Strew fiiefit und protr«»»iv wichet· Die Pehlerepanmms üe-üd iet b««tr«btf sieh su annullieren·-Der V«r$leiehetranei*tor 18 blockiert und «acht den V*r»tMrk«rtran«i«tor leitend· Skw Versttgerunc·* kondenaator 19 entlädt «ich aledann eohnell Über den Translator und IKAt die bistabile Blnheit BS in ihren Ltfaelisuatand surüokkippen, *o daA hierauf durch V«raittlung de« Anpadslledea 8% die Mischung in der XoMMitler« einheit 11 henrorgerufen wird· Dmr la Motor tlleAende Strom sinkt ab« Venn die Fehlerspannuns Us-Ud wieder Ober einen aweiten Schwellenwert ansteigt, dar durch die Kenndaten des Koaparators 18 bestlsjoit ist, wird dieser von neuem leitend und der Vorgang beginnt von vorn 1 der Augenblicksstrom Im Motor wird dann also swi· schon «we! Werten hin und her osslliieren, die au beiden Seiten eines dem Bedarf entsprechenden Mittal· wertes liegen«
Während der Dauer der gesamten Leitungeperiode ist der * Kondensator 29 seinerseits bestrebt, sieh auf eine Spannung aufasuladen, die durch die fiesiehung der widerstand ο 26, 27 bestimmt ist, und mit einer Zeltkonstant ο, die ihrerseits durch die Kapazität des Kondensators und den Wert der Widerstände 26 und Z? gegeben ist· In Falle
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der Verlängerung der Leitungsperiode erreicht da* über den Widerstand 31 auf die Basis des Transistors l6 zurückgeführte Potential also schliefilioh einen ausreichend negativen Wert, um dadurch die Leitfähigkeit und also da· Kippen der bistabilen einheit BI in die Löschstellung hervorzurufen· Hieraus resultiert eine Begrenzung des Maximalstromes, welcher in Motor anagelassen werden kann, und Insbesondere eine Geschwindigkeitsrealctionswirkung aufgrund der Tätsache, daß die Anstiegszeit des Stromes im Motor natürlich das Bestreben hat, sich in dem MaDe su verlMngern, wie die Rotationsgaschwindigkeit aunimmt»
Xm Falle irgendeiner Unterbrechung des Verbraucherstromkreises, beispielsweise durch Öffnen des Schalters Io, während die bistabile einheit BI und also die Komautierungseinheit 11 im Leitungsauetand ist« lädt sich andererseits der die Leitfähigkeit begrenzende Kondensator 29 gleichfalls auf und gewährleistet infolgedessen durch den gleichen Vorgang eine automatische Umschaltung der bistabilen Einheit BI in die Löschstellung.
Auf diese Weise ist also eine obere Begrenzung der Leitungszeit auf einen durch die Zeitkonstante der elemente 26 und 27 und 29 bestimmten Wert gewährleistet, und gleichzeitig auch eine untere, Begrenzung der Löschzeit auf einen Wert, welcher durch die Zoitkonstante der Elemente ld und 19 gegeben ist·
Oie erfindungsgemäfie Schaltung kann selbstverständlich bei ihrer praktischen Verwirklichung zahlreiche Abwandlungen erfahren· So liegt zweckmäfilgerweise die Komrautierungseinheit im allgemeinen parallel mit einem Kurzschlufistromkreis„ der somit die Abstellung dieser einheit in stabilen oder stationären Zustand ermöglichti in diesem
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- to -
FaIIo let diese Einheit getaMfl der Erfindung mit einen Nebenwiderstand ausgerüstet, der das Aufladen de· Kon· densators 29 und also da· lfciacha.lt«» tier bistabilen Einheit ermöglicht, und »war unabhängig vom Zustand der Kooftnitierungs einheit· Auf der anderes Seite wird dom Motor M oder einem anderen Verbraucher «eibetveratiind« lieb ein geeignetes Kittel« beispielsweise eine Rttck« gewinnungsdiode, augeordnet, welche die progressive LSsohung des ihn durchquerenden StrosM· gestattet·
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Claims (1)

  1. PATÄOTANSPRÜC«
    ftj Bittrichtung *ur Zuführung einer variablen Gleich*- spannungsleistung an ·1η·η oder Mehrere Verbrauetier, wobei «in· au» dem Vergleich da« Soll-Wert·· 41t da« Ist-Wert de* im Verbraucher fliesenden Strome* gewonnene Abwe.ichspat.aung b«w· Pehlerspannung einer bistabilen. Kippschaltung zugeführt und deren Lage beet inert wird» eine Zündimpulsquelle baw. eine Lttsehiapulsquclle, die Schwingungaforaen der bistabilen Kippschaltung oder daran Fronten gestalten, dies* Ztindlsgralsquelle bsw· diese Ldschis4>ulsquelle eine elektroniseh .arbeitende Koaautierungseinriohtung. iteuern und die Xotaautlerungseinricthtung «wisehtn der. aieichstrosMiuelle und Mindestens eine« Verbraucher angeordnet ist und periodisch ungeschältet wird, dadurch gekonnsaiohnet, daft parallel sau YerbrauoherstrotOcreis ein Begrensuttgsstroaücreis (86 bis 89) liegt, der einen Kondensator (89) enthttlt, und daS durch, langsames Laden des Kondensators (29) sieh der Abweichspannung eine progressiv wachsende eegenspanttung fiberlagert, welche die Stronflu&dauer der Kommutierung·einrichtung (11) nach oben begrenat·
    2· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß BdLt Ausnahme, der Commutierungseinheit (11) jede Haterbrechereinheit (lo) des Verbrauoherstromkreises stromabwärts in Bezug auf den Begrenxungsstromkreis (26 bia 29) angeordnet ist, so daß die bistabile Kommutierungseinheit (BX) sich nach jeder freiwilligen oder unfreiwilligen unterbrechung des Verbraucherstromkreises sBwangslHuflg im Löschsustand für die Kommutierungseinheit »urückgeführt befindet.
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    Si3d
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekenn·» «•lehnet, defl die Lag· der bistabilen Kippstufe (BI) von einer weiteren Verstärkerschaltung (IS1 l6) gesteuert wird, deren eines Element (IiS) von der Abweichspannung (Fehlerspannung) gesteuert, und deren anderes Element (l6) ausKtslich noch von Begrenaungsstromkreis (26 bis 29) gesteuert wird.
    k* einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennseichnet, daß parallel sum geschalteten Stromkreis des «weiten Elemente» (16) der weiteren Verstärkerschaltung (12, l6) ein Kondensator (19) liegt*
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    Ik/ .
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FR2557398A1 (fr) * 1983-12-21 1985-06-28 Petit Jean Claude Procede et dispositif electronique de commande et de regulation de l'intensite du courant d'alimentation d'un moteur electrique alimente par une source de courant continu a tension fixe

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