DE1538349A1 - Anordnung zum Konstanthalten der Frequenz eines Wechselstromgenerators - Google Patents

Description

.R,Nrο 8667

U.J,1966 Rb/Sl '

Anlage sur Patentanmeldung

R OBE Hf BO S CH GMBH₅ Stattgart W_r BreitüCheidstrasse

ANORDNUNG ZUM KONSTAFJ)HALTEiT DER PRÜQUENZ EINES WEOHSKJi*

"^. · -'STROMGEBi)HATORS''

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Konstanthalten der Frequenz eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstromgeneratorse bei der bei Abweichungen von'der gewünschten Soll frequenz die Kraftstoffzufuhr aiw Brennkraftmaschine in. einein die Prequenzabweichung korrigierenden Sinne verstellt wird* Für-bestimmte Stromyersorgungsanlagen, s»B_o in KrankenhäUDern, TeIe-

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Robert Bosch GmbH - -, ' R_eHr« 8667

Stuttgart ' . " . 14,7*1966 Rb/Sl

fonämtern, "oder beiBundfunksendern, muß für'den Fall, daß die Versorgung mit Elektrizität ausfällt, eine Notstromversorgunggewähr,leistet sein, die der Versorgung aus dem öffentlichen Stromnetz gleichwertig isto Besonders bei Fernmeldeanlagen werden dabei von* den Verbrauchern sehr hohe Anfofderungen an die Frequenzkonstanz, gestellte da dieae Anlagen teilweise sehr empfindlich auf Frequenz™ Schwankungen reagieren₀ - '_; .

Dieser Forderung begegnet man, wie das a>B<, die Ü3-Patenteehrift 3 128 750 in Figo 3 in prinzipieller Form zeigt, durch zwei JSiaßnahmens Erstens wird die vom Wechselstromgenerator abgegebene Lei~ atung gemeasen und in eine elektrische.Größe umgeformt, mit der bei plötzlicher Lastateigerung ,.sofort die Kraftstoff zufuhr erhöht wird, Dieee Maßnahme wird in der Regeiungetechnik als StbrgrÖBenaufschal-r tung bezeichnet_Λ Da dieaie Maßnahme ohne zeitliche*Verzögerung saofort wirksam wird, erreicht man durch, sie_t.-daß-aicli die Frequenz* acbwankungen bei"plötzlichen Lastetößen in engen grenzen halten»

Ale zweite Maßnahme wird die Frequenz dea Generators geregelt« Hierfür aieht die erwähnte üS-P^tentschrift die Zuführung eines Frequenz-Sollwerts vor, mit dem der- Istwert der Frequenz vergli·* chen wird» Bin© Anlage dieser Art ist 3*B. aus der tJS-Patentschriit 3 064 189 bekannt, Bei ihr benötigt man Jedoch einen stabllisiertpn Frequenzgeber, der z,B. eine ül-er lange Zeit konstante 50-Hz-Spannung abgibt» '■ .

Eine andere Art der Frequenzregelung, wie sie in der Einleitung der"genannten US-Patentschrift 3 064 189 kurz angedeutet ist, macht von einem Resonanzkreis Gebrauch, der auf die gewünschte Sollfrequenz abgestimmt ist, so daß. bei Frequenzabweichungen Spiinn-un^o- und Phasenänderungen auftraten", die zur Regelung verwendet wer n, Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung de^¹ letzteren Art, die besonders gut für die üblichen Netafre* quenzen von 50 oder. 6Ö Hz geeignet ist und mit der mail, auch über lange Zeiträume;hinweg, eine sehr gate FreqiienzkdftstanB erzi«ieij. kann, die allen, .ixiforderungea gerecht wirdi» '"'''■."·

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Robort Bosch. GtsbH · H«Kr, 8667

Stuttgart . ■ .■ ■■■■'..·■. '14*7*1966 Bb/Sl

Erfindungsgemäß wird las bei einer eingange genannten Anordnung dadurch erreicht, daß die^Generatorspannung um etwa 90° phasarivor-.Beheben einem Verstärker "zugeführt wird, bei dem die Phasenlage der Ausgangs spannung etarle "frequenaabhängig ist, und daß die Aus« gangaspannung dieses Verstärkers ebenso" wie die Generatorspannung einer phasenempfindlic^en Gleiohrichteranordnung zugeführt wird« deren' Ausgangsspannung, die Kraftstoff auf uhr. zur Brennkraftmas chine beeini'lußt« '. " . . \ '. ■ .

Durch die Verwendung eines solchen* Verstärkers, wird die Selektivität #dohV die' Abhängigkeit der Phasenlage-von" der Frequenz, außerordentlich großy und die Regelung setzt eohoti bei sehr kleinen Frequenzabweichungen ein₀ Außerdem läßt" sich ein solcher Verstärker mit Vorteil ohne frequenzbestimmendβ induktive Bauelemente aufbauen, ctie gerade bei niedrigen £requensen -sehr groß ,würden und 'durch'Tem» per attire und Alterungsfeinfltisse sowie durch Frenrdf ©!der au Störungen Anlaß geben können« . . . ". - '. , ■■

Fach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird,die.Anordnung so ausgebildet, daß die phasenerapfindliche Sleichrichteranordnung ■zwei mit gleicher* Durchlaßrichtung in Serie geschaltete Gleich- " - ~~ richter enthält, deren freie Anschlüsse über zwei etwa gleichgroße Widerstände miteinander verbunden/ und über -je einen Kondensator an den Ausgang des Verstärkers bsw. den Ausgang einer an . ■ den Verstärker abgeschlossenen^ dessen Phsee .um' 180° drehenden Umkehrstufe .angeschlossen sind, während der. Verbindungspunkt der Gleichrichter an die Creneratorspannung angeöchlosaen ist. Diese 'Anord« nung ist außerordentlich einfach im Aufbau, da man für "den phasen«» empfindlichen Gleichrichter nur zwei Dioden benötigt? Am Verbindungspunkt der Widex^otände.kanh man eine Gleichspannung abnehmen", die in bestimmten' Greiissen der Frequenzabweichung direkt proportionel 1st und in ihrem Vorzeichen vom Vorzeichen der Proquenzabweichung abhängts Dabei wählt man iait Vorteil die rieneratoi'ausgangsepanni-'ng , etwa doppelt-so groß wie die am Ausgang ,d««i VerstärkeTB bew. der ' Umkehrstufe liegenden Spannungen.^ . . ' ·.' ■ · . ." ^:' .

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• Robert .Bosch GmbH · ί . ^; . ;.ι'. ·. ^Λ fi,Ir. 8.667 ■ " ■:;;.; Stuttgart \"> ^: ' :Λ ^:* : Ii , ·',■■.'.' '■■■■ 14«7ν1566 Rb/Sl > "-

m" Erzeugen,der Phasenverschiebung von ,90° kann man mit besonderem-Vor teil, einen Tiefpaß' verwenden, da bei -ihm die' Größe der.Phasen-. drehung nur .wenig von der Spannungisfprm ,der Generatorepannung abhängig ist? .'*■/■ ·3;"/·^/.- ^" X^-V? ⁷X'V/. ■' -:/ ■■ ~-'^:: -·/···. ''·.'.

Kach eiheia weiteren .Merlnnar. der ßrfijadung. wird- die Anordnung so..'. ausgebildet», d'äß' der' Verstärker eine; freqüenääbh&agige Gegenkppp--•lung enthält«. Auf diese Y/eiae erhält man ein aktives Filter mit ~ ' Γ einer sehr echarfen Besonanzlcurve, iwie aie mil; pa.ßsiven BauelGmenten bei. tiefen Frequenzen nicht reäliaierbar wäre». ;^; ■'■ '-■■-'. _v*.."^:' -

• Diese^..'Gegenkopplung' wird dabei iait:Vorteil so äuegebildet, daS.',· -;" _ .sie ein aus Widerständen und Kondensatoren· auf gebaut ealJoppel- ."": ■"- ■-. .5«Glied enthält'* Sin aolches DoppelrT^Glied läßt sich aus hbch^ -wertigen y/iderständer* und Kondensatoren mit'.kleinen Temperatur-. ..^ -'-koefflzienten aufbauen/ die sehr .alterungsbeständig sindV.-Hier-: · ^{f :}^durch erreicht man -di^e. gewünschte langfriBtige S'requeniskonstans mit. Einfachen und; platzejiarenden.Mi.ttein*· , J:^:'-' ^-i- ./' ' . . -. V?^

'Zur TeraperaturkompenLation für ..das Boppel-S-Glied itiid; den.Ver^" "■'"'.'-..-stärker kann man^: dabei mit Vorteil; ίώ 'Dop.peirT-Glieä-_; einen;tempera-v tür abhängigen _s Widerstand vorsehen, Y.Gerade bei einem. Tränsistoryer'- "' stärker ist diese. Maönahmie sehr ..wichtig.;^
zufiihen V l"'V'^ YS 'f''^' ^''';'" }^ ~ ' ' .'*'"'■■*.' ^: .v'v-X-Y '^:·;' ""'.'^ ^:;'-^: ■Yvi^'r"-·-'^'.--- r'^^:^-' ■ ''. y^ ^:: : , '■'- - ■■··:''"■"■■... -'ν .Weitere Einselheiten und vorteilhafte ;Wei'terbildttngen jergeben sich ■".' aus '.dem:. im. f oigendenVbeschrieb.eriien ^y.führungsbeispiel,; zasammen: = ^it:der?eiehiaungV^Yä^{; :}"'\^^v Y^:; ^ '^ ^S ^ ' Y '^: Y '

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Es Beigen: *■■■;"■':, . Υ'.·;·. --^:"\ ;"-'>■·:>: · ■ ?; Y V -'''Y^Y '.· Λ;-^;τα _λ -i '.' /Y- . ;- \ .-'-'. >ig. _ν1 Y 'einBlockschaltbild·, eines YRe^eikr ^i see-für eine?i Wechsel- ""*

Robert Bcsscif GmbH > . E-Hr₃ 8667

... 'Stuttgart - ν . . I4o7.1966 Rb/Sl

Pig,' 2 Q±n Blockschaltbild des In Pig. 1 verwendeten Ifrequenzreg-

Pig«* 3- einf Darstellung mit Sjtannüngskurven. zur Erläuterung des'

Frequensiregiera nach Pig» 2, . . ·

'Pig. 4 ein ausführlichesSchaltbild'einesPriquesnisreglöre, Pig. 5 -7 Kurven zur Erläuterung der Wirkungeweise dee Frequenz-.■ .-. ., regiere nach Fig».. 4β ..'. ^ ■■■*''''■■'.:.*■' '. ."·.

Das in Pig.' 1 - dargestellte Blockschaltbild zeigt, den Aofbnu eines . ' vollständigen Jiötstrpiiiaggregats einschli«fiXIch der SMt <iie lirehzahlregelung notwendigen Regeleinrichtungen.«, Ein'01'eseliBotpr'--'tO^;, der von einer Slnspritzpisape 11 mi1r Kraftstoff versorgt wird» , ..: . treibt^ einek Drehstromgenerator Ί2 an,. ««lcher über «Jrei Leitungen 1? eine Last 14, z.B. eiirien Pernsehsender oder «in 'De- ^: lefonamt apeist-, (An Stelle des Dieeelmotpre 10 könnte aucb. «in .:- . Bezinmotor verwendet werden; -bei'-ddia dann en die ßtelle der SIn-' Spritspumpe 11 seine, ■ "Drosselklappe; tritt»). ; . * ^;: ·■-". ^% --■". , ·

An die drei Leitungen ist ein Äattmeter 15 angeschlossen (die - "· Stromtrßu sfρrmatoren. für die WattmeteriichEltung sind der Üfcersiohtlichieit ,halber nieht dargestellt).} mit diesem Wattmeter 1.5. . wird'die vom Generator 12; abgegebene elektrische Leietung gemessen und in ein proportionales elektrisches Auseangeeignal umgewandelt^ das über eine ieitung 16 einem als-Stellglied dienenden Servomotor 17t"■:".'. %*B. eirwm i>rehma^netBjstem, zugeführt" wird.'. >. '

Die t-isher beschriebene* Anordnung dient äasm, die Drehzahl des Diese !motors 10'«twa konstant eu .halt'tn· Erhöht . ' ©ich nMKltch die vom Generator abgegebene !«iatung» eo wird.vom Wattmeter 15^fiber aie lieitting 16 d'em_t Stellglied 1T ein «rröiteree elektriachoB Attsgängiinignal zugeführt,, "so cUf da« Stellglied 17 . die Einspritzpumpe 1i auf eine gröOere £ineprit«meijg* vfer·teilt-und .' daittit den Drehssahlabiall des Dleselmptore IQ, d#r infolge dir Be- ' lastu:;^ »rurzfri«tig au-tgetreten war,, wiecfer aue^leicnt« Vtmmr Ausgleich erfolgt innerhtl)b? ίβη^ΑΑδΛβ Zeit und wird >1» Öti?r- ■ grööenaufsfchaltong· bezeiohhet« ··, . ^Λ ' ·,.': " . ·.. ' - '·■·.' ... ν ·

'itobart <Bcack GmnK · .··''. · R,Nr. 8667

Stuttgart ' : . ' · 14.7*1966 Rb/SV

Da jodocft allein mit dieoer Maßnahme kein© Frequenz ~ fcone.fcanz am . . Generator. 12 erzielt worden kaim, lsi* ein Regelkreis mit einem, selir genauen Frequenzerko«nungsglied 18 vorgesehen, daa im folgenden »in T?requenzregler beseichnet wird und dao über.eine leitung;. 19 an eine ,der Leitungen" 13 angeschlossen ist und an seinG¹Qi; Aus·» -. gang kino Spannung erzeugt, die eine Funktion der Abweichung von^! der gewtlnfiChten Sollfreqaena.iato Diese Spannung Wird ü'fcer einen . ._ Verotärfcer 22· mit. in'tegralvefhalten ebenfallö oem Stellglied 17 zugeführt imu beeinflußt über dieses dife.Stellung der Ei^aprita- . pumpe 11« Sie wird dabei 1η einem schema tleoh' bei 23 angedeuteten Sunaiiergliord der Auanangospannung dos .Wattmetere 1.5 überlagert,. .-doha ..-)ö nach Voriseichen der Spannung am ÄuBgang d'eg VertstMrkors ^: 22 wird die Spannung an der Leitung16 vergrößert oder verkleinert.

In Pig« 2 ist der AuJ'bau des FrequenÄreglers 18, ebenfall», in einem Blockschaltbild,, -ausführlicher dargestellt« Über einen aus drei ' " Widerständen 24, 25·,· 26 und "awei Kondensatoren 27* 28 bestehenden

-'■■'■- ■■ ■ . · · .' ■ ■ . , >j · lief paß j der. gleichzeitig eine Phasendrehung um etw.a 9Q bewirkt* wird die an dan. Leitungen,. 13 abgenommene.Spannung UI, deyon Vor- ". .lauf .in Fig* 3 dargestellt i«t₉ einem frequenzißelektiven Verstärker 29 zugeführt;~Dl©eer>Verßtärker, -ist auf die gewünschte Soll-i . frequenz fο dee Generators "12 -eingestellt. Hat,die Spannung; OJ i~ dies© Frequenz, so oind die Spannungen am Eingang und am Ausgang des Verotärkere 29 in Phaee, ,wie das in Fig. 3 durch die spannung U2 (f «fo) dargestellt .ist/'die gegenüber der Spannung U1 um 90f . phasenyprschoben ißt (die Phasenverschiebung· wird nur durch den

Tiefpaß 24 bio 28 bewirkt),V " . .'V , I

let dagegen die tateächliohö i'requeng f kleiner.als die Sollfre-· quenz fo_t so ist die Phaaenverochiebung zwischen der Ausgangeepan-. nung-deo Veratärkere 29 und der Eingangsspannung kleiner als 90°i wie das _ia Figi 3 durch' die' Spannung U2 (f<fo) dargestellt, let·,-,

/.· ' : V. : 909:814/0919 ' ' ..' , '' *„ J

COPY
BAD ORIGINAL . ■>

"Robert SobcSs. GtabH . R₄Nr₉ 66.6?

• ·' :S-5ui5?ßart; . · ·.' ' .. . U. 7-. 19.66

-Ist'! ur/igekehrt die .'tatsächliche Frequenz zu hoch, so ist diese

ng größer als 90°, . wie' das - in .Fig. , 7

"■Die; Spannung D2 am Aiiögäng dee Verntärkers 29 wird einer Umkehr- - stufe 32 zugeführt, die sie um 180° in der Phase dreht',. Für eine Sinusßpannang gilt dann,wie in Fig.. 2. angegebeii, die .Beziehung TJ3 *.-*,ü2· In Fig. 3 ißt die Spannung U3 für den"⁴FaIl f * fο .dargu- .

stellt-« ■ " " ' · ■ .

• . ·■·..·■

Die Spannungen Ul₁ U2 und U3 werden einem phaBenempfindliphen Gleichrichter ,33 zugeführt; -er bestshi im .wesentlichen aus zweil mit glei-r eher Durchlaßrichtung in Serie geschalteten Gleichrichtern 34» '35 gleichen Typs, dare-η freie Anschlüsse, über.-zwei gleichgroße Wider-r -stände 36, 37 miteinander verbünd¹ en* und über je einen Kondensator 38« 39 an den Ausgang der Ümkehrjstufe 32 bzw« des Verstärkers 29 an- ■■-. geschlossen sind. Der,Vorbindungspunkt der Gleichrichter 34 und¹ 35^- isj; an die Generatorspannung U1 angeechloseen. Am Verbindungepunkt ' der Widerstände 36 und 37 kann dann eine Regelspannung- U« abgönommen werden, die durch, einen Kondensator 42 geglättet is.t. ^l

ι ·■· ■":■· ·■".!/'■·.·■"-■■■■■■■■·,...··'■ ' '■■·.' ·' · ;* · · - * ' '-Pig» 4 sseigt das aueführli'che Schaltbild eines Prequensreglera bzw* '".· Proquenzerkennungeglied.es, das im wesentlichen wie dasjenige nach Pig. 2 aufgebaut ist* Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden deshalb die gleichen'itef.ugszeichen wie in Fig«. 2 veiwendet^ · : ' .··'

ffälirend bei de-r Anordnung nach Pig. 2 ein Tiefpaß 24 bis 28 ve.r- _r . wendet wurde, um .die Phase der Spannung. U1 um 9p° zu: drehen, wird . bei der Anordnung nach Fig. 4 ein.einfacher Phasenschieber, tfestehend nuts einem verstellbaren Widerstand 41·, einem Kondensator 43 und einisi mit. diesem in Serio geschalteten verstelTbaren Vidoratand 44 verwen· ^: ■dato Biit solcher PhaBenschiebei- genügt, falls die Spannung Ü1 sinus- . förmig ist. Bei einer Spannung mit vielen Oberwelle*, wie man sie btaondere bei kleinen, hochausgenützten Generatoren iarisält,· wenn dieeo stark belastet werden, ist ein Tiefpaß na)3h Fig. 2 günstiger'. :.

". Γ - " ' ..,.·'..··■■ 909.81'47Ό919 ^: , .-. 8 - '

BAD ORIGINAL

Robert .Bosch GmbH . ^: * it.Nr; 8667

- Stuttgart .. ,·, . . 14.7.1966

De? Widerstand 44 liegtam Eingang dee. frequenzeelektiven Verstärkers 29f der zwei prip~Transistoren 45, 46 und zwei nph-Transietoren 47, 48 aufweist» - ' . ' . .

An den Attagang das Verstärkers 29 ist die Umkehrstufe 32 angeschlössen, die einen npn-Traneietor 49 enthält» an dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine gegenüber der Spannung.ΪΓ2 {am Ausgang des Verstärkers 29) um T80⁰· phasenverschobene Spannung U3 entsteht«

Der.phksenempfindliche Gleichfithter 33f-deiB die Spannungen Ul, /■;.--TJ2 und VJ zugefiihrt werden, .entspricht dem bei; der Erläuterung von Pig. ^.'bea.chriebenen;. an seinem Auegang trit"i bei Abweichungen von •der Soilfrequenz fo'ßin© Spannung Ug-auf· ^:: ' ' .-"!·.'"

·(Der freg.uen2ßiDlektive Verstärker "■&.:.ϋβ* i?^ einseine« wie folgt V , aufgebaut ι 33er Transistor 47. dient sie. Vorstufe der beiden ν ., ;·ν_: '. KompiementärtranBislipJien 46 und ,48, ,die/;ausammen als Gegentakt-r % -. . -verstärker im B-Betrieb arbeiten« -Der Transistor _;47 wird in Eni3.t-' *. ■.terschaltung'betriebönv wobei der Widerstand 44 des Phaeehechie-· bers 4i1» 43^44 zwisch«n dem an <1εη^ Widerstand 41 angeochloescnen Emitter dieäee Transistors und.einer im folgenden ala Nulleitung bezeichneten Leitung 52 liegt»¹ Mese leitung ist an eine nicht dargestellte SpaJinungeauellö von beispielsweise .2x18 V so angeschlöB-! sen, daß eine im folgenden mit Plusleitung bezeichnete Leitung ·-··.■ . 53 gegenüber der Umleitung 52 ein Potential'von +18 V hat, während :■ eine im folgendcn^^!-.elfl-' Miriusleitung bezeichnete Leitung 54 gegenüber :'■ der Ölleitung 52 ein Potential von -18 V aufweist* Die Nulleitdhg dient als Referenzpotential Null und ist an jlaeee angeschlosBen.

. - .■·-.-·."" . ·■-· · .-■_"-.*. ""■·"■;.- ■ '■·--' . ' ."■ Der kollektor «doa Vorstof entransistors" 47 ist direkt mit der -Basis . des Translator« 46 'jowie mit der Kathode einer JDipd· ^5 verbunden, deren Anode an dei* Basis des Transistors 4β liegt„ Außerdem ist dies.β Anode Über zwei in Serie geschaltete Widerstände'56, 57 mit . der Pluöltitung 53 verbunflenj diese Widerstände bilden Euaammen den ' aieichstroÄ-KoXiek-U;rwi-"»retand. des Transietore 47« -

BADÖfiiGINAL

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Robert Bosch GmbH ■" ' .■*".· .". R«Nr. 8667· Stuttgart - ' -· - - 14,7*1966 Rb/Sl

-Der Kollektor des Transistors! 46 ist direkt an die Nulleitung' .·■ 52* der Kollektor des Transistors 48 direkt an die Plusleitung , 53 angöBöhlosaBna Der Emitter des Transistors 48 ist über einen . . Widerstand.58»derjenige des. Transistors 46 Über einen ffider-i · . stand'.59 mit; .einen Punkt -A verbunden, der ale Ausgang dee .Verstärker» 29 dient» i)ie Widerstände 581, 59 ,sind gleichgroß und niederohmlg (10 Öhia).·. / ; ' . . , . . ,

Ein Kondensator 62 von beispielsweise 1Ö0/u? liegt, zwischen dem Punkt A und dein. Verbindungspunkt der Widerstand* 56 und 57V eo daß für Wechsel ströme diener Verbindungepunkt etwa* das gleiche -..." Potential hat wie der Punkt Ar Da die. aus den Transistoren 46 und 48 bestehende Ssdiräufe- einen ^hohen Eingangswiderstand b.at» wird . · . ,■■ durch diese Maßnahme, der-gesamte Wachseistroa-Kollektorwid«rsband .des -Transistora 47 Behr- groß,und man erhält eine, hohe Spännunga* .:^: vtrstkrkung dieses Transistors,' wie sie zur. Aueefeüerung äor*"Bndstufe erforderlich ist, Die Diode 55 erzeuget die. für den Betrieb ' der beiden ^Trahsistören.46 und 48 erforderliche'. Vorspannung ,,und. . . *- :wirkt temperatttrst'abilie'ierend der Änderung -.der Basi'e-Saiitterspan-, nungen der transistbreti 4δ ^und 48 ent gegen» . . "', ₍-- . .

Vom Punkt A führt außerdem eine fre<iuen»abhangige Gegenkopplung >-: zur !Basis des -in Kollektorschaltung betriebenen Traneietore 45 t.■■>"'■■ ■·■·■ .dessen Kollektor .direkt an der'Nulleitung 52 liegt und dessen Emitter direkt, mit der Basis· des Transistors .4.7 eowie übet .einen Emitterwiderotand 63 alt dei;· Plusleitiing.5J. Terbunden. ist· ^ .

Sie frequenzabhängige: (Sejgenkoppluhg besteht aus einem sogenannten '" Doppel-T-Öliedv Bae eine T^basteht.aus zwei über einen Verbindung β-, punkt 64 in Serie geoehalteten Kondensatoren 65 und 66, die zwischen dem Punkt A und der Baste des Transietore 4-5. liegen, und der Serien» ' schaltung dreier Widctretände'67, 68_t 69, öit^wiechen dem Ytrbinduiigspunkt 64 und der Kulleitung 52 liegen« Der Widerstand 67 let

dabei ale temperaturabhängiger Widerstand, ausgebildet, der Wideretand' 69 ale. Einetellpotentlometeri V - '·?■'■ -

Robert 3oeeh SmItH ' . . ■ . - K_oiir_e 6667 '^:

,Stuttgart ■ ■ : - . ; . . U.7.1966 Rb/Sl

Das zweite I bestellt aus zwei über einen Verbindungspunkt 72 in--'.« Serie geschalteten Widerständen 73 und 74» und einem Kondensator 75, der zwischen, dem-Verbindungen unkt 72 und der Hulleitung 52 liegt,'

Die Kondensatoren 65 und 66 sind;gleichgroß\ der.Kondensator 75 ist doppelt so groß wie jeder der Ebadensatoren 65 und 66» Ebenso sind die Widerstände 75-und· 74- gleichgroß, wählend die Widerstände 67* 68»/69 zusammen&ddiert·einen Wider3tandswert haben, der halb so groß ist wie Jeder der Widerstände 73 oder 74« Der Heißleiterwiderstand dient zum Kompensieren des Temperaturgangs des Doppel-T^ölieds 65 . bis 75«'Die.. Widerstände und Kondensatoren des Doppel-T-Gliedea sind im .übrigen ao berechnet», daß dieses bei der gewünschten Sollfrequena ; einen· hohen Y/echselstromwiderstand hat, also kauia als Gegenkopplung wirkt* Für 50 Hz-ergeben sich dabei folgende■ "Werte (f » "''I*¹ pt ) *'■

.Widerstände 73 und 74 _: ^V. ». ." ; ^- .: I, Je 14,47 k Ohm. ^: Vifiderstäna"® 67, 68 uad 69—' -·■ .- .*'·;' ' / , ssusammen 7^: 235 k Ohm

Kondensatoren 65. ψι& Kondensator. .75 ■ ':

je 0,22 0,44/Utf

Mit "dom verstellbaren.- Widerstand 69 iat .sine Feinabstimmung möglich, ebenso mit dem veretellWren Widerstand' 4I, da. beide. Widerstände die Phasenlage- der Ausgangs spannung 112 bestimmen, die -für die Schältung allein maßgebend ist«..Hier liegt auch* ein sehr wesentlicher Vorteil der vorliegenden Anordnung, denn die FreqLUönzkonBtariz ist allein abhängig von der. Konstanz' der Bauelemente des Doppel-T- ' Glieds 65 bis 7-5 und des Phasenschiebers 41^43,44« Diese Bauelemente kBnneil mit geringem Aufwand tempöratur-' und alterungeunabhängig ge-

» * - - ..-_-.-. ■■'-.'· ' · ■ · ' macht werden? man-erreicht dadurch auf einfache Weise die gewünschte^ langfristige Preqaenzkonstanz,:und. zwar ohne Verwendung induktiver Bauelemente« Der Widerstand 44 dient gleichzeitig/als Gegenkopplung_v mit der die Verstärkung, des Vorstufentransistors 47 eingestellt werden kann. ■'·."-_'. -■■ .- .-.-"■ /.■·:.·'' " ' ■ >'■-.'-■'

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"Robert Bosch GmbH . · ' R.ITr· 866?

Stuttgart .. ; . - ^ 14,7,1966 Rb/Sl

Di« Basis des Transistors 45 ist über einen Widerstand 76 (56 k Ohm) an die Minusleitung 54 angeschlossen,. Zwischen den Kollektoren der. transistoren 45 "und 47 -liegt ein. Kondensator 77. von 0,44 nP| der als'Wechselstrom--Gegenkopplung.dient~₉ und zwar besonders für hohe. Frequenzen, die hier nicht "benötigt werden«

Ehe die Schaltung nach ?ig^ 4 weiter beschrieben wird, soll· suriächst die Wirkungsweise des Verstärkers '29 erläutert werden* Die dem Emit-. ter des Transistors 47 zugeführte Spannung wird τοη diesem Transistor verstärkt und den Basen der- beiden Komplementärtransistoren 46 und 48 zugeführto Dabei verstärkt'der npn-Transistor 48 nur die positivq Halbwelle, der pnp-Transistor'46 dagegen "nur die negative EaIb- ^vf&Xle des ihnen zugeführten Signals* Wenn der eine Transistor "leitet,

• ist der aridere^ gesperrt β Das Potential des Punktes: A-durchläuft da» ■ bei den. vollen Bereich vom Potential der Plusleitung 53'(Transistor ' .48 leitend) bis zum Potential der ifulleitung 52 (Transistor .46 lei-,-

• Hat die Frequenz der Spannung TJ2 am Punkt A den .gewünschten '

Wert fo, auf dea das Doppel-T-GOLied 65 bis 75 eingestellt ist,- ;■' -·" so wird im'.Verstärker 29 die Phase nicht, gedreht und die Ver- ' . ·· Stärkung ist große Weicht dagegen die frequent vom gewünschten Sollwert fo aby so greift die Gegenkopplung über, das Doppei~T-Glied ·. stärker ein und bewirkt-neben einer gewissen Verringerung der Aus- · gangsspannüng eine Phasendrehung, wie das in den Fig_e 5 bis 7 dar-- " gestellt l8t_a$±g'c 5 zeigt-dabei den· Zustand für f * f q mit einem Phasenunterschied.von 90° zwischen UI und Ü2, der im wesentlichen nur vom PhäsensQhiebiir 43, 44 stammi;. O?ig«r 6_:zeigt den Zustand für f <fo mit einem Phasen unter schied von 60° und J¹Ig* "7 den Zustand · für f >fo mit einem Phasenunterschied von 120°,» (Die einzelnen " Spannungskurven sind nur der Übersichtlichkeit halber nicht, auf eine Achse gezeichnet*) - ' ■ ' · . ' , V

Anstelle,des Doppel-T-Glledes könnte auch ein anderes frequenzab«

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Robert Bosch GmbH . ■ ' · ■'"'', · . BcNr..8667 . Stuttgart ... Ho7.1966 Kb/Sl

hängiges Glied Verwendung finden* Ein Doppel-T-Glied hat jedoch den Vorteil, daß es den Verstärker 29. außerordentlich stark frequenzabhängig-macht und schon bei kleinen Frequenzabweichungen große Phasenverschiebungen ergibti Eine- Frequenzabweichung von 50 auf 48,5 Hz ergibt beispielsweise schon eine· Drehung der Phase um 60 also etwa 20 ^q 1%:Frequenzabweichungy Mit einem gewöhnliche sonanzkreis wären solche. Werte nicht annähernd.zu erreichen;

An den Verstärker'2°/ ist, die Umkehrstufe 32, angeschlossen, und zwar über einen Kondensator 78 (-10 /UF)," dejseen eine -Elektrode am." Punkt. Abliegt und dessen, aridere Elektrode über einen veratellb&ren ^% Widerstand 79 mit der Basis des Transistors 4-9 verbunden ist, die ; über einen Widerstand 82 mit der Minueieitung 5Λ' und über einen Wi- ' derstand 93 mit dem Kollektor aea Transistore.49 vorbanden iet« Der . Emitter dieses Transistors liegt direkt an der.Nül'leitung 52, indes · sein Kollektor Über €!lnen...KollQktorwiderstand ß.4 && die Plusieitung 5>=ange schlossen ist_e". "■· ' ·. ' -^::'·'\ . '.'°. . . ■- > .'■_,-·.■. \_: ι ,' · *

Der Transistor 49 wirkt' wie ersichtlich als Phasenumkehrstufe, d.h· .^ wenn seine Basic positiver wird, wird sein Kollektor negativer,;und umgekehrt« Seine Verstärkung iot auf 1 eingestellt, d.h, wenn man . . . die Spannungen .U2 und U3 mit. einem Voltmeter mißt,, erhält man jedesmal denselben Meßwert, Di&.Verßt'ärkung.des.Verstärkers 29 ist da- ' gegen so eingestellti. daß die Spannung ui etwa doppelt "so groß ist ·. wie die Spannungen Uii und U3₃ wie das auch in den Fig. 5 bis 7 darge-' stellt ist· . , ' ' - / . . ■■

-Die Kondonsatoren 38 und 39 des phasenempfiiidlichen Gleichriohtere ·.-'·.·. sind entsprechend der niedrigen Frequenz .gröB^-B»B« ^e 25yU?_t Der Kondensator 38 ist au den Kollektor de© Transistors 49, der Konden-·■■'■" eator 39 an _den Punkt A angeschlosoen. Die erhalten also in jtdem. /: Augenblick zwoi um 130° veraetzte Spannungen, zugeführt. Dae gleiche . würde ,erreicht,'wenn der Uml^shrbt'tfe 32 tfine zweite Umkehrstufe j ■· nachgeschaltet würde, die nochmals um\80° dreht, und der Kondensator. 39 an diese .zweite Umkehrstufe angeschlossen..würde. Die dar- . ..

¹ gestellte Lösung^ isf ^edpoh einfacher und wirtechaftlicher. Die An-" ; ·- · 9098U/.091.9 .; /. . ^;< ''r ':

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Stuttgart ' . H.7.1.966 Rb/Sl

kopplung durch die Kondensatoren 38 und 39 .ergibt zusätzlich den Vorteil, daß die Ausgangsspannung unabhängig vom Temperaturgang der übrigen Schaltung ist λ. · - ...

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie.. folgtί

Solange der Generator 12 vom Dieselmotor 10 mit der gewünschten Drehzahl angetrieben wird, ergibt eich, für die Spannungen U1_S U2 und U3 am phasenempfindIiohen Gleichrichter 33 daa in Pig» 5 dar- ' ■ gestellte Bild*-Dabei laden sich die Kondensatoren.36 und 39 über die ' GleichrichTter 34 und 35 auf negative und positive .Spannungen auf,. .Da die Spannungen U2 und U3 geraö.9 durch Hfull gehen, wenn Ü1 sei» non Maximalv/ert hat ( sie sind nur der Deutlichkeit halber über~^;. einander gezeichnet)_? werden die Kondensatoren auf den Maximal- . wert von Ul aufgeladen^ jedoch'vie. in Fig»'4· durch Plus-, und Minuo- " · seichen angedeutet}· in'umgekehrter Richtung.·. Diesait Ladespannungen Überlagern sich" die-Spannungen .U2'und U3» An. den Widerständen 36. und 37 (je 50. k Ohm) erfolgt eine Addition der Spannungen, die in·;, diesem Fallkeil Wert ^:^uil ergibt, d.h.fürf * fo ist die in ffig/, mit- ILg bezeichnete Spannung gleich NuIl₀ .··■ ' ·-■-'■ ■

\Yirdder Generator .12 stärker belastet, soainkt die Drehzahl des Dieselmotors. 10 und damit auch "die. 'Frequenz f der Spannung ander , ieitung 13oAm phasen empfindlichen' Gleichrichter 32 erhält man , ./■ -für diesen Fall den.in Pig» -6 dargestellten Spannungsverlauf der ■Spannungen UI«¹U^ und U3c' Wenn die Spannung U1'ihren positiven Maximalwert erreicht.,, hat die Spannung. U3 bereits einen negativen' .·.-'. Wertj' so daß sich der Kondensator .36 auf einen Wert auflädt,, der größer ist als der Spitzenwert der Spannung U1« Umgekehrt hat die Span-· nung U2 bereits einen negativen /Verb, wenn die- Spannung Ul ihren negativen .Maxioialv/ert οι^βίοηΐ;^ -so daß nich der Kondensator 39" nicht auf den vollen Spitaenwert der Spannung Ul. aufladen kann- Bei der \ddition der Spannungen an den\Widerständen· 36 und 37 erhält-man. also eine negative Auagangsspannung U_B». die vom Verstärker.22 verstärkt und dem Stellglied -17, beispielsweise einem elektrohydrauliach'en,Stellkolbon zugeführt wird, der diß Hegeistange d^r Einspritzpumpe 11 . ■ · .9O98U/09T9 · _ΛΑ [·\

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in Richtung auf höhere Einspi'iVzraengen verstellt, so daß die Drehzahl des Dieselmotors 10 ansteigt und die Frequenz f wieder den-gewünschten Sollwort armlmmtO¹ (Um Pendelungen zu vermelden, ist zwischen Servomotor 17 und Ausgang des. Verstärkers 22 in bekann- : . ter Weise noch eine - nicht dargestellte - Rückführung vorgese-.hen) β · · , ' . · ' . - ' '. .. '.. . · .

Wird die Last 14 abgeschaltet, so steigt-.die Drehzahl des Dieselmotors 10 an* Ein. Teil, dieses Anstieges wird durch die Störgrößenaufschaltung (Wattmeter \5) ausgeglichen, doch-bleibt,noch eine Fre-. queriz.erhöhung zurück,^ so daß. f>fo wird« Die Spannungen U1, U2 und · U3 am phasenempfindlichen"Gleichrichter. 32 sind für diesen.Zu- " . stand in ifigi 7 dargestellt. Wenn die Spannung; U1 ihren positiven. Maximalwert erreicht j hat die Sparmimg. Ü3 noch einen* positiven '"T. ■ Wert j so-^;daß'Kondensator 38 nicht auf, den vollen Wert der Spitzen-, ';. spannung von Ü1 aufgeladen .wird. Umgekonr'tvliaf. die Spanriung Ü2 · no'ch einen poeitivan. Wert, wenn die Spannung UI- ihr cegativeo Maximum erreicht, bo daß ,sich der Kondensator 39 auf einen Wert adf-;. . . lädt, der größer 1st als der Spitzenwert derSpannung U1- 5el_v.der Addition der Spannunsjen an den Widerständen 36 und 37 erhälik "man deshalb ©ine .positive Aus gangs spannung ¹TJ-Q, die vom Verstärker. 22 . .; verstärkt und; dem Servomotor !17 zugeführt wird, belcher die Ein- . ;··" spritÄraengs verringert» so daß .diei.^! Drehaahi dee Dieselmotorö TO .... ' ·. sinkt uad.die Frequenz f wieder dem Wert fο

Die durch langsam© Entladung der Kondensatoren 36 und 39 ; -.\ während, einer Per Iod© entstehende kleine Welligkeit der Xue- ' gangs spannung ü_s wird d.uröh den Kondensator 42 geglättet.

Die phaseneinpf.indlich® öleichrlehteranordnung 33 ißt unempfind Höh gegen Oberwellön und arbeitet sogar, noch," wenn. U-I eine Rechteck- oder Dreieokspanhung lsi* Sie. ist. also auch sehr gut für brehsahlregelungen geeiTgnet, die mit nichtainuaförmigen Geberßpannungen arbeiten« , ' · · · . . "

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Claims (1)

1. Rollert Bosch GmbH ' ' ■'■;■■ R₀Wr. 8S67

   Stuttgart ' : ·'..·;. ■■■" * H.7,1966 Äb/SX.

   Ή S P RU C H-E ·'

   Anordnung-;"-jaaai Konstanthalten; der Frequenz eines von einer ... kraftmaschine angetriebenen tfechBolstrotagenerators, bei der. bei. ; Abweichungen von der gewünschten Sollfrequenz die Kraftstoffzufuhr zur .Brennkraftmaschine, in/einem die Frequenzabweichung korri- gierenden Sinne -verstellt wird ,/dadurch-gekennzeichnet, daßd:

   ratorspannung (U1) um. etwa 90° phasenverschoben einem Verstärk (29). zugeführt wird, bei dem- diG.Phäsenlage\der Ausgangsspannang ^: j (U2)\ stark frequenzabhjingig ist", und daß' die AüegangeBpännung (U2.) .dieses Verstärkers (29) ebenso, Wie...die Generatorspahnung (UI) einer phaoenempfindliehen¹ Gleichrichteranordnung (33) zügefuhri .wird, d,er en Aue gangs spannung (Ug) die Kraftstoff zufuhr (11) zur . -" Bfennkraftmaachine (10) beeinflußte ' . . ■-..·.

   2c. Anordnung nach Anspruch t, dadurch gekeninseichnet, daß die. phasen-. .. empfindliche Gleiphrichteranor&nung (33) zwei .niit gleicher Durch~'-laßrichtung in Se.rie geschaltetö ;Gleichrichter (34* '35) enthält, " der^n freie Anschlüsse iiber liwei etv;a gleichgroße" Wlüersitände ("36Γ ~ T 37) miteinander verbunden und Über je einen. Kondensator (38,39) . ... ^; !-an den Ausgang des. Verstärkers (29) bzwo den ,Ausgang einer an den· Verstärker (29) angeschlossenen, dessen Phase.uälJ80° drehenden Umkehrstufe (?2) angoschlosson sind, während ά&ν VerbindungBpunlrt der Gleichrichter (34» 35) an. die. Gencratorepannung (U1) aiige-. . ■

   :.··'· ■"· .' "9098uyö9is .;,;■ ·'·* v. .·. ■''■■'.-'.

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   Robert Boooh-G&bff --^ :. ,'.■'·. :>:>'■,' · :'^:'· ϊ .' ν.· BwHr.' 0667 '■·.

   \· Stuttgart . ■;■:>:: ; _;: - ; ;;^ ^{; ν}: : . u*7.-i966 Rb/

   3V Anordnung nach AnaprCiclri?, dadurch gekennzeichnet, '.daß di« \ · ,GeneratorB^önnu43 (Pi) etwa-doppolt so.groß iet als die om Aue« .-'gang -dee Vprotärkere/Y^9')\>syr.\.de.r--.niikehtet|Lif·' (32) liegenden

   Spannungen (ü2 > Ü3)«> r.^: _: . ·... ■■':.■"■'"" .i\'l '■,." '·. ■■· r' ;·.. . '

   ·4β -Anordnung nach rAindeetene «.inert der Anoprttche .1 bia 3., dadurch. .*gekenn&<£iohtte.tf ,daß icuT-^'seugiank dear Fftaeondrehun£ dem Ver- τ > vetärker'(2?) fcin^^aBfcn^^

   $* Anordnung nach Anepruch·'4_t "dadurch gokenneeiohnet,. daß daa Phar«

   -.···■■:·■■ ■■■.';■·■ ■'■ ■'/" ;·'.···:, ■■/*·'.■.··/·.'·" ■·- V- ■ ..-.-V: Γ-'· · ■·:._; .--..-.-'--V- ■*;.. ■ -·· ·-..- . ■·. eeiidrehclied (4 1 V43V<'4").' ei».St^ilgiieil·' (4t) enfchtttt, mit dem;*!♦

   f. Phäeendrehung eingeßtejlli WeVden/ kium·^/ "·* ·. ' i · f . '

   ph .irtte.1;.a.einem^χ^Λρ^!^^·^ , gekenncüichr.et, dai2 .da» 'Phaeehdrehglied ale Tiefpafl (2K bio· 26) -

   7« Anordnung naoh mincieetonli eiiiein der_; yorhergeaohden Anspruchs.*

   :·.,.'" ^;·' .· ■ ' ·!-."'■·■'·/'» ■'"'*·'I ' ^/;' ■'■'·;"'':''s ·^;·\^;··^ν'ί ''-.^'C .·■·.: .· '■',;-?·■'■' ·'■,·.'.■ ■. " ·. '..' ·'' Γ .dadurch" geXennsei,obhet _r daß der Terstiffker' (29) i frin - ',abhängig· fftgenawppliahg (65;>ii^75)'■ Jwiihio*·,·..-^- ,

   β/ Anordnung naoh nindeeten.ä einem'far vorhergehendaiL AneprUch«,..' , dadurch.gekennsseichneti dau der .VnretärkeV «liit eifietellbar« ■ 'Gegenkopplung - iBBittervider^hd (44) ^ enihrUt, »o

   ⁴. _s V»retärkung und· di· -HeoonanBbreft* de· Teritäxk·!» (2$)' tiaf·»'.·'

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   Robert ?-soh

   R.S?.. 8<?67 U.7,1966 K

   ■'■,V.l.""" ■ ■ - ■ ■ ■ ■„

   9. Anordnung nach, atfndeeteus einem der. Ansprüche'6 bie O^ .dadurch .. : gekennzolehnetj Üiß die,frequeriaaöhänßS^d Gegenkopplung ein auo

   ^id(eretänden;

   arid ,Kondeneatormi Ut,66*75)

   10·..Anordnung neofrAnepruob. 9^.dadarojh geke»ii'ieichj)ot_t daß. imJJoppal* i ein oinetelXtiaier *lde>»ianÜ <69) ζά;.η Abgleichen

   "IU Anordnung hacfi Anepjuo^.'9.j. dadurch ; / ■' failed: ©Ϊλ t^piiatwbkajrt«i|:tr>|fl

   dad In ^oppel-

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