DE1538623A1

DE1538623A1 - Gleichrichterschaltung

Info

Publication number: DE1538623A1
Application number: DE19661538623
Authority: DE
Inventors: Toshio Kurimura; Kazuomi Yamamura
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1965-06-18
Filing date: 1966-06-16
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1118267A; US3422341A; DE1538623C2

Description

DR. ING. ERNST MAIER

8 MÜNCHEN 32

WIDKNIIATBRSTE. S · TEXiEPON SS So 80, SB 51 02

A 28066 16. Juni 1966

E^/Ha/My

Firma KOKÜSAI DENSHIH DMWA KABÜSHIKI KAISHA, 5, 1-Chome, Ote-Machi, Chiyoda-Ku, Tokyo-To / Japan

Glelchrichterschaltung

Die Erfindung betrifft eine Orleichriohtersehaltung mit mehreren Sättigungedrosseln und dazu jeweils in Reih· geschalteten Gleichrichterelementen, wobei Jede Sättigungs drossel eine Steuerwicklung besitzt» die in eine ein· Grleichspannungsquelle enthaltende Steuerschaltung eingefügt ist, die die Übernahme des Ausgangsstromes zwischen den verschiedenen Gleichrichterzweigen im Sinne einer Stabilisierung der Ausgangsspannung steuert.

Auf allen Anwendungsgebieten sind elektrisch· und elektronische Schalt- und Steuereinrichtungen in weitem Umfang in Gebrauoh. Diese Schaltungtfi^nötigen in vielen

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Fällen stabilisiert« Gleichspannungsgeräte alt hoher Leistungsabgabe. Für diese Zwecke sind bereite zahlreiche Gleiohstromgeräte bekannt geworden· Sin bekanntes Gerät verwendet Sättigungsdrosseln, die als magnetische Verstärker arbeiten. Dieses bekannte Netzgerät besitzt jedoch manche Nachteile, beispielsweise eine * geringe Begelempfindllchkeit gegenüber einer plötzlichen Änderung der Eingangswechselepannung oder des Ausgangsgleichstromes sowie ein leichtes Auftreten von Regelschwingungen, wenn das Netzgerät auf eine vergleichsweise hohe Regelempfindlichkeit eingestellt wird. Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden Gleiohrichterschaltungen mit Halbleiterbauelementen, beispielsweise gesteuerten Sillziuraglelohriohtern entwickelt. Biese Geräte haben jedoch auch ihre Schwierigkeiten, die in einem verwickelten Aufbau, einem vergleichsweise engen Temperaturbereich infolge der Temperaturkoeffizienten der Bauelemente, in einer nicht wesentlich verbesserten Unterdruokung von Hegelschwingungen, in nicht wesentlich besserer Etgelempfindlichkeit und in vergleichsweise geringer Zuverlässigkeit der Halbleiterbauelements liegen. lsi Hinbliok auf dis groSe Störung und den nachteiligen Äin-

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fluQ auf naohgeschaltete Baugruppen im Falle eines Ausfalle der Gleichepannuagequelle, ist die Zuverlässigkeit und die Regelkennlinie der Gleiohspannungsquelle von hoher Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Gleichriohterschaltung für hohe leistung zur -Erzeugung einer konstanten Auegangsgleichspannung» die die ™ genannten Schwierigkeiten durch einen einfachen, schaltungsmäßigen Aufbau überwindet und deren Ansprechzeit auf Änderungen der jSingangewechselspannung oder dee Auegangsgleiehstromee kürzer als bei bekannten Schaltungen ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Steuerwioklungen der jeweile während verschiedener Abschnitte einer Periode leitenden Gleichrichterzweige in ä Reihe an die Gleichepannungaquelle und einen AnschluQpunkt mit einer der gleichgerichteten Auegangsgleichspannung proportionalen Spannung angeschlossen sind. Dadurch wird die Ausgangsgleichspannung auf einen im wesentlichen konstanten Mittelwert stabilisiert, der von Änderungen der

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Eingangswechselspannung und dee Auegangegleiohstromee unabhängig ist.

Grundgedanke und Einzelheiten der Erfindung, verechiedene Aueführungβformen und zahlreiche Vorteile derselben werden unter Bezugnahme auf die folgende Jäinzelbeeohreibung einiger bevorzugter Aueführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, wobei jeweils entsprechende !Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, deutlicher offenbar* Es stellen dart

Fig« 1 ein Schaltbild einer Ausführungeform der Erfindung in Form eines Einphasen-Vollwellengleichriohters,

die Fig. 2 (a), 2 (b) und 2 (o)

sohematieohe Schaltbilder des jeweiligen Belastungskreises,

die Fig. 3 (a), 3 (b), 4 und 5

jeweils Wellenformen zur ürläuterung der Arbeitsweise der Ausführungeform nach Flg. 1,

die Fig. 6 (a) und 6 (b)

Schau-bilder der Kennlinie von Sättigungsdrossel für die Schaltung nach der Erfindung,

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die Pig. 7t 8 und 9

* Schaltbilder weiterer Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit einem Einphasen-Vollwellengleiehrlchter,

die Pig. 9 und 11

Wellenformen zur Erläuterung der Arbeit■-weise der AuBführungsformen naoh den Fig. 8 bis 10,

Pig.12 ein Schaltbild einer weiteren Aueführungeform der Erfindung in Verbindung mit einem Dreiphasen-Halbwellengleichriehter, ^

Pig. 1.3 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nachPig.12,

die Pig.U, 16, 18 und 19

jeweils Schaltbildtr weiterer Ausführung·- formen der Erfindung in Verbindung mit einem Dreiphasen-Vollwellengleichriehter,

die Pig.15 und 17

Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungen naoh den I¹Ig. 14 und 16,

Pig»20 sin Sohaltbild einer BezugagleiahspannunfS-quelle für die Sohaltung nach der Erfindung, und

Pig.21 ein Sehaltbild einer abgewandelten Ausfüh- " rungeform der Erfindung für tintn Einphasen-Vollwellengleiohriohter.

Anhand der Pig· 1, 2(a), 2(b) und 2(o) wird die Anwendung der Erfindung anhand eines Einphaeen-Vollwellengleichrichters erläutert. Die wesentlichen Bauelementt die-

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ser Schaltung sind ein Leistungstransformator 2 mit EingeJigswechselspannungeklemmen 1 und 1_ und Sekundärwicklungaansehlußklemmen 3» 4 und 5 (mit der Anschlußklemme 4 ale neutralem Punkt), Gleichriohterelemente 10 und U, Sättigungsdrossel 16 und 17» deren Hauptwicklungen 6 und 8 jeweils an eine Sekundärwicklungsanschlußklemme 3

^ bzw» b des Leistungetransformatore 2 sowie an eines der Gleichrichterelemente 10 und 11 angeschlossen sind, in Reihe aneinander angeschlossene Steuerwicklungen 7 und 9 der Sättigungsdrossel 16 und 17 sowie eine Bezugsgleiehspannungsquelle 14. Die Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 ist an eine Anechlußklemme 12 für die Au·- gangagleiohspannung und an eine Klemme der BezugsgleiohapanriungBqutll© 14 angeschlossen, wobei die andere Klemme der Besugegleichepannungaquelle 14 an die Mittelan* sohlußklemm· 4 angeschlossen 1st. Die Ausgangsglelchspan-

" nung liegt in einer Belastung 15.

kann Ttrsohiedtnartig· Belastungen 15 rorsehtn. Die Fig. 2(a), 2(b) und 2(o) «eigen Beispiel· für derartige Belastungen» und zwar einen Belastungswiderstand 20, eine kapazitive Belastung aus einem Widerstand

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20 und einem dazu parallelliegenden Kondensator 21 sowie eine induktive Belastung aus einer Grlättungsdrossel 22 und der dazu in Reihe liegenden kapazitiven Belastung*

Fig. 3{a) zeigt >"ellenformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Jig. 1 mit einem BeIastungswideretand 20- als Ausgangebelaetung 15. Die Wellenformen V-, V^₁ V-. V^₂ und V₁^ geben jeweils die Spannungen in den Anschlußpunkten 3_f 4» 5» 12 und U der Schaltung nach den Pig. 1 und 2{a) an. Die in dicker Linie ausgezogene Spannung V₁₂ ^is^ die gleichgerichtete Ausgangss^annung, die man durch Unterdrückung nur eines Teile der Wechselspannungen V, und V₅ während einer jeden Periode (beispielsweise entsprechend den Flächenabschnitten B und C) infolge der Droeeelwirkung der Sättlgungsdrosseln 16 und 17 erhält.

Wenn die Spannung V₅ positiv und die Sättigungsdrossel 16 gesättigt ist, sind die Spannungen V₅ und V₁₂ einander im wesentlichen gleich. Venn in diesem Fall die Spannung V₁₂ kleiner als die Spannung V^ der Gleichepannungsquelle H wird» d.h. während des Periodenabschnitts

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t- bis t_o, wird in Pfeilrichtung 18 ein Strom duroh die Reiheneohaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 fließen, und die Sättigungsdrossel 16, die in den Nlchteättigungezuetand zurückgestellt ist, was noch erläutert wird, wird magnetisiert. Da die Sättigungsdrossel 17 in den Sättigungszuetand gebracht worden ist, wird die Differenz zwischen den Spannungen V₁O und V₁. nur an der Steuerwicklung 7 anliegen. Nach dem Zeitpunkt t« wird die Spannung Vvpositiv, doch das Gleiohrichterelement 10 kann während des Periodenabechnitte tp bis t, nicht leitend werden, solange die in der Wicklung 6 durch die Klemmenspannung der Steuerwicklung 7, d.h. die Differenz zwischen den Spannungen V... und V₁«» induzierte Spannung größer als die Spannung V, ist.

Wenn das Windungezahlverhältnie zwischen der Hauptwicklung 6 und der Steuerwioklung 7 beispielsweise lsi beträgt, kann das Gleichrichterelement 10 nicht leitend werden, solange die Spannung V, nicht die Spannung V₁. überschreitet. Sobald nach dem Zeitpunkt t, die Spannung V, den Vert V₁₄ überschreitet, v.ird das Gleichrichterelement 10 leitend,und die Sättigungsdrossel 16 wird

BAD

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durch das Spannungs-Zeit-Integral magneHsiert, das der Differenzspannung zwischen Spannung V^ und der an der Hauptwicklung 6 anliegenden Spannung V^₂ entspricht. Folglich übersteigt die in der Steuerwicklung 7 induzierte Spannung die Spannung V-.. Das Spannungs-Zeit-Integral dieses die Spannung V₁. überschreitenden Anteils entspricht der Fläche C; hierdurch wird ein Strom« ' Λ fluß entgegen der Pfeilrichtung 18 hervorgerufen, der die Sättigungsdrossel 17 entsprechend dem Betrag der Fläche C entmagnetisiert.

Wie man aus der vorstehenden Beschreibung ersieht, ist das Spannungs-Zeit-Integral der Magnetisierung der Sättigungsdrossel 16 der Summe der Flächenabschnitte A, B und C gleich. Die Sättigungsdrossel 16 ist im Zeltpunkt t, gesättigt» wenn die Summe der Plä-

chenabschnitte A₁ B und C dtm Spannunge-Zeit-Integral ^ der vorhergehenden Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 16 gleich wird; dabei wird die Auigangigleiohspannung V₁₂ ^der Spannung V₅ gleicht Nachdem die Sättigungsdrossel 16 ihren Sättigungszustand erreicht hat_f fließt der Strom in der Reihenschaltung der Steuerwiolc-.

BAD ORIQiNAL

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- ίο -

lungen 7 und 9 immer noch entgegen der Pfeilrichtung 18, und die Sättigungsdrossel 17 wird entsprechend dem Spannungs-Zeit-Integral des Flächentibschnittes D weiterhin entmagnetisiert. Nach dem Zeitpunkt te wird die Spannung V-ρ» d»h. V- kleiner als die Spannung V₁^. Folglich wird die Sättigungsdrossel 17 in ähnlicher Weise magnetisiert! ^ wie dies für die Sättigungsdrossel 16 "beschrieben worden ist.

Als Zusammenfassung der vorigen Beschreibung kann man sagen, daß hinsichtlich der Sättigungsdrosseln 16 und 17 das Spannungs-Ztit-Integral für die Entmagnetisierung der Summ· der Flächenabschnitte C und D gleich ist, während das Spannungs-Zeit-Integral für die Magnetisierung der Summe dtr Pläclienabschnitte A, B und C gleich ist. Wenn beide flächensummen einander gleich sind, was ein " Kennzeichen für eine Sättigungsdrossel ist, gilt dl· folgend· Gleichung! A+3+C-C+D (1)

Jolglioü gilt· A + B - I) (2)

Gleichung (2) besagt, dati der Hittelwert der Auegangsgleiohspannung der Spannung der Bezugsgleichspannungequelle H gleich let.

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Im Vorigen wurde angenommen! daß das Windungtaahlverhältnis von Hauptwioklung und Steuerwicklung der Sättigungsdrosseln 16 bzw. 17 1t1 beträgt. Die Gleichungen (1) und (2) Bind jedoch für Jeden beliebigen Wert dieses Verhältnisses_t beispielsweise 1i1»5 nach Fig.3(b), gültig, so daß der Mittelwert der Auegangsgleichepannung unabhängig von dem V'ert dieses Verhältniesee stabilisiert werden kann.

Fi£. 4 zeigt Vellenformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung der Erfindung mit einer kapaziviven Belastung 20, 21 nach Fig. 2(b). Die verschiedenen ^eI-lenformen geben die Spannungen in den den Indizes entsprechenden An8ohlu3punkten an. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist angenommen, daß das '. icklungszahlverliiiltnie von Hauptwicklung 6 bzw. 8 zu Steuerwicklung 7 bzw, 9 jeder Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 It1 beträgt. Io Zeitpunkt twird die Ausgangsspannung V-₂ der Spannung V,. der Bezuesgleichspannungsquelle gleich· Nach diesem Zeitpunkt ^₁ fließt ein Strom in Pfeilrichtung 18 durch die Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9, der der Diffei', zwischen den Spannungen V₁₂ und V₁. ent-

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spricht. Infolge dieses Stromes wird ein Sρannungs«Zeit-Integral A auf die Steuerwioklungen 7 und 9 der Sättigungsdrosseln 16 und 17 verteilt, so daß die Sättigungsdrosseln 16 und 17 im Sinne einer Annäherung an ihren Sättigungszustand magnetisiert werden.

■.'eiizi die ilagBtisierungskennlinie der Sättigungsdrosseln 16 und 17 einander gleich sind, wird das SpannuiigB-Zeit-Integral A in gleichen Teilen auf die Sättigimgsdrosseln 16 und 17 aufgeteilt, nachdem die Spannung V, die Spannung V₁₂ überschreitet, kommt-das Gleichrichterelement 10 in seinen leitenden Zustand, und die Sättigungsdrossel 16 uird duroh das Spannungs-Zeit-Integral B und C magnetisiert, "bis sie ihren Sättigungszustand im Zeitpunkt t₂ erreicht. Die Spannungs-Zeit-Integrale B und C induzieren eine Spannung,in der Steuervicklung 7. P Da diese induzierte Spannung der Spannung V^₂ überlagert wird, fließt in der .Reihenschaltung .d^i· 3 teuer wicklungen 7 und 9 ein Strom entgegen" der Pfeilrichtung 18, wodurch die Sättigungsdrossel 17 entsprechend dem Spanrumgs-Zeit-Integral C entmagnetisiert wird. Nach dem Zeitpunkt tp wird d^r Kondensator 21 durch einen Strom gelader.., der in den Ohm¹ sehen Widerständen (den V.'icklungBwideretänden

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des Transformators 2 und der Sättigungsdrosseln 16 und 17) einen Spannungsabfall erzeugt, der der Differenz zwischen den Spannungen V* und V₁₂ gleich ist» Dieser Spannungsabfall entspricht einem Spannungs-Zeit-Integral D und G. Da die Steuerwicklung 7 infolge der Sättigungebedingung während dieser Ladeperiode keine Spannung induziert, wird die Sättigungsdrossel 17 durch das Spannungs-Zeit-Integral D magnetisiert und durch das Spannuiiga-Zeit-lntegral entmagnetisiert. Wenn die Spannung V-, unter die Spannung V.^ absinkt, liegt eine Vorspannung in Sperrichtung an dem irlsichrlchterelement 10 an. Entsprechend werden die Sättigungsdroaseln 16 und 17 durch Spaaaungs-Zeit-Ii'itegrale entmagnetisiert, die Jeweils gleichgeteilten Anteilen des Spannungs-Zeit-Integrale E entsprechen.

Auf Grund dieser Wirkungsweise kann das Spannungs-Zeit-Integral S₁₂ zur Magnetisierung der Sättigungsdrossel 16 durch folgende Gleichung ausgedrückt werden»

S₁₆ = 1/2 A + B + C - 1/2 F (3)

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- H-

Dae Spannungs-Zeit-Integral S₁™ zur entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 kann in folgender Weise beschrieben werden:

S₁₇ =-1/2 A + C - 3) + E + 1/2 P (4)

Da die Sättigungsdrossel·! 16 und 17 Jeweils auf

Grund der Sehaltungsauslegung nach Pig. 1 symmetrisch zueinander arbeiten, wird die Sättigungsdrossel 16 durch den V.'ert S₁₇ nach Gleichung (4) vor dem Zeitpunkt tj in gleicher Weise wie die Sättigungsdrossel 17 entmagnetisiert» Polglich wird Jede Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 durch den v.ert S₁₇ entmagnetisiert und dann durch den Wert S../- magnetisiert. Deshalb muß folgende Gleichung auf Grund der Eigenschaften einer Sättigungsdrossel gültig sein*

³17 ^&16 Ko)

Daraus folgtι

A+B+D-E+.P (6)

Gleichung (6) besagt, daß der Mittelwert der Auegangegleichepannung der Spannung der Bezugsgleichapannungequelle 14 gleich ist*

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5 zeigt Wfelleiiiorxaeri. zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach. FIg* 1 mit induktiver Belastung 20, 21, 22 gemäß i'ig«, 2(c). itie Vie 11 enf or men geben die Spannungen in den durch die jeweiligen Indizes angegebenen Ansenlußpunkten an. Zur VereixJTachung der Beschreibung sei angenommen* daß das Vinduagszahlverhältnie der Hauptwicklung 6 bzw,8 zur iiteuerwickluug 7 m

bzw. 9 für jede Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 2«1 beträgt. Außerdem ist in Fig. 5 vorauegesatzt, daß eich die Sättigungsdrossel 17 während des Periodenabschnitte t^ bis %2 und die Sättigungsdrossel 16 während des Periodenabschnitts tr, bis t» jeweils in ihrem Uättigungszustand befindet und dan Ausgangsgleichstrom liefert. i>a die Glättungsdrossel 22 den AusgangsgleicAistrom infoige der gespeicherten elektromagnetischen inergie auf einem konstanten Viert halten will, bezieht die (»lättungsdrossel den Ausgangsgleictistrom während des Periodenabechnitte tg " bis t- beispielsweise über die fc>ättigungedros3el 16 vom Anschlußpunkt 3» auch wenn die Spannung V, negativ wird, solange nicht die Sättigungsdrossel 17 gesättigt ist. Polglich stimmt die Spannung V₁₂ mit der Spannung V^ überein. Da die Spannung V₁₂ innerhalb ' des PeriodenabscJinitts

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unter die Spannung V₁. abfällt, wenn die Spannung V₁₂ der Spannung V^ gleich wird, fließt ein Strom durch die Reihenschaltung der Steuerwioklungen 7 und 9 in ieilriohtung 18 und magnetisiert die Sättigungsdrossel 16 entsprechend einem Spannungs-Zeit-Integral H, J und K» Die Sättigungsdrossel 16 erreicht ihren Sättigungezustand im Zeitpunkt t,-_} so daß der AuBgangagleichetrora auf den an der Spannung V, anliegenden Schaltungszweig umgeschaltet wird; die Ausgangsgleichspannung V₁₂ wird nunmehr der Spannung V^ gleich. Da nach Ablauf des Zeitpunktee t₂ die Spannung V₁^ die Spannung V₁ . überschreitet, fließt ein Strom durch die Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 entgegen der Pfeilrichtung 18 und entmagnetisiert die Sättigungedrossel 17 entsprechend einem Spannungs-Zeit-Integrnl H. Polglich wird die Sättigungsdrossel 16 durch das Spannungs-Zeit-Integral M entmagnetisiert, bevor sie in ihrem Sättigungezustand magnetisiert ist. Da das Spannungs-Zeit-Integral aur Sättigungsmagnetisierung jeder Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 dem Spannungs-Zeit-Integral zur Entmagnetisierung der betreffenden Sättipleich ist, gilt die Gleichung

H +■ J + K ■ M (7)

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Diese Gleichung (7) gibt an, daß die .Ausgangsgleichspaniiung V₁₂ der-Spannung V-, der Be zug α gl ei chap amiungs quelle 14 gleich ist. Außerdem arbeitet die Glattungsdrossel 22 im Sinne einer G-lättungder Ausgangespannung V₁₂ · !Entsprechend wird die Spannung an den Anschlußklemmeii des Kondensators 21 im wesentlichen der Spannung V.. gleich. Ä

I'ie man aus der obigen Beschreibung erkennt, erfolgt die Sntmagnetisierurig jeder Sättigungsdrossel 16 bzw, 17 zur Aufrechterhaltung der Ausgangsgleichspannung V₁₂ ^au£ einem konstanten ..'ert, d.h. dem -ert V₁^, durch Ausnutzung eines /feile jeder Periode der Eingangswechselspannung. Polglich ist die Ansprechzeit auf Änderungen der Eingangswecliselspainiung korzer als eine Periode der Eingangswechselspannung. Deshalb ist die Ansprechzeit auf αchwandungen der Belastung 15 vernachlässigbarklein. ™

Bei eiiier Olim¹ sehen Belastung 20 oder bei einer induktiven Belastung 20, 21, 22 wird die AusgangsSpannung V₁₂ im v/esentlichen auf einem konstanten Y/ert gehalten, auch wenn sich der Wert des '/iderstandes 20 ändert. Die Ansprechzeit gegenüber Schwankungen dtr Eingangeweohetl-

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spannung oder Änderungen der Belastung 15 ist kürzer als eine Periode der ISingangswechselspannung. Bei einer kapazitiven .üelastung 2ö, 21 nach Pig» 2(b) ist die Ansprechzeit länger als in den anderen genannten Fällen, jedoch kurzer als die Dauer einiger Perioden der iiingangswechselspannung.

Da bei der Schaltung nach Pig. 1 die Ansprechzeit der Regelschleife, die die Hauptwicklungen 6 und 8, die Steuerwicklungen 7 uad 9» die ttleichriehterelemente 10 und 11 und die Bezugsgleichspannungsquelle H enthält, kurzer als eine Periode der Jiiingangsweehselspannung ist und da die Phasenverschiebung innerhalb der Begelschlei-Xe in jedem Fall kleiner als /T ist, ist das Gesamtverhalten der erfindungsgemäßen Schaltung außerordentlich stabil, ohne daß Regelschwingungen oder sonstige Schwingungen auftreten können.

Da außerdem der besondere Vorteil einer konstanten Ausgangsspannung unabhängig von der Wellenform oder frequenz der i&ngangswechselspannung ist, wia man aus der obigen Ableitung unmittelbar erkennt, kann die erfin-

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daiigsgeiaäße Schaltung ■ Innerhalb eines weitrm Anwendungsbereiches benatzt werdeii. ·

Bei allen Aasf^:ihrungsf armen der Erfindung kann je-

ungs de Sättigungsdrossel,, die eine■ ijagneti.sier/cenultiile der

nacu Pi^, o(a) odor dor 'Art-eines gesclmittenea Kerns nach Pig. 6(b) aui'Vv-, \iit, als Sattigungsdrossel 16 bzw. 17 benutat werden. Polglich kann man-ohne- Sclxwieri^keiten G.leiciiricliteraciialtüJigen für hohe Ausgangsleistungen unter Verwendiuig von SattigiUi^ß-lroaseln mit gescimittenen Kernen acilbauen, die onne Schwierigkeiten ge-. v/ic-kelt vverden .köimen.

, 7 zeigt eine weitere Ausf jiirangsform der öohaltun_f; nach der Jirfin^un^, die, abgesehen von folgenden *iericmalen, mit der .öchalturit-; nach i''ig. 1 übereinstimmti (1) Jie. Sleichricliterelömente 10 bzw. 11 sind bezüglich der Sättigungsdrosseln 16 bEw. 17 vertauscht, und (2) eine liilX'saroseel 1S iet in iveihe an die Steuerwicjclunge-n 7 und 9 und die Bezugsgleichspancuiigsquelle H angeschaltet. Lie aieicuriciiter 1o und 11 und die ^ättituxigsdrosseln 16 und 17 Jf.öiii-en selbetverstanclieh in glei cher Anwendung wie in Fig. 1 geschaltet werden.

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Die Arbeitsweise dieser Schaltung, wo die Sättigungedroeseln 16, 17 und 19 Magnetisierungskennlinien nach Fig. 6(a) aufweisen und wo der Strom zur Umpolung des Magnetflusses der Sättigungsdrossel 19 kleiner als der Strom zur Umpolung des Magnetflusses der Sättigungsdroseeln 16 und 17 ist, wird nunmehr erläutert.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung, die an die Belastung 15 nach Fig* 2(a) angeschlossen ist, wird unter Bezugnahme auf Pig. 3(a) in Verbindung mit der Arbeitsweise der Schaltung nach Pig. 1 erläutert. Bei der Schaltung nach Fig. 1 magnetisiert das Spannungs-Zeit-Integral A die Sättigungsdrossel 16, und während dieses Periodenabsohnittea wird der Magnetieierungsetrom durch die Bezugsgleichepannungsquelle 14 in Pfeilrichtung 18 geliefert. Bei der Schaltung nach Fig. 7 fließt jedoch ein Strom entsprechend dem Magnetisierungestrom der Hilfsdrossel 19 nur in der Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9· Folglich wird nur die Hllfsdrossel 19 durch dae Spannungs-Zeit-Integral Aentmagnetisiert. Da der Entmagnetisierungestrom in diesem Fall kleiner als ein zur Umpolung des Magnetieierungsflueses der

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Sättigungsdrossel 16 erforderlicher Strom ist, erfolgt die Magnetisierung der Sättigungsdrossel 16 nur mittels der Hauptwicklung 6 durch das Spannungs-Zeit-Integral BG* Während die Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 bei der Schaltung nach Fig· T durch das Spannungs-Zeit-Integral 0+D erfolgt, erfolgt die Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 in der Schaltung nach Fig. 7 durch das Spannungs-2eit-Integral C.-.+■ D - A. Dies beruht darauf, daß nach Übersteigung der Spannung V^* duroh die Spannung V^ die Richtung des durch die Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 fließenden Strome umgekehrt und die Hilfsdrossel 19 durch das Spannunga« Zeit-Integral A magnetisiert wird, durch das die Hilfsdrossel 19 unmittelbar zuvor entmagnetisiert worden ist. Nach Sättigung der Hilfsdrossel 19 kann der Strom durch die Hilfsdrossel 19 einen größeren Wert erreichen, der zur Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 ausreicht.

Wie man aus der vorigen Beschreibung erkennt, ist Gleichung (2) auch für die Schaltung nach Fig. 7 gültig. Folglich erzeugt diese Schaltung eine im wesentlichen konstante Ausgangsgleichapannung. Diese Schaltung hat außerdem den Vorteil, daß das Spannungs-Zeitrlntegral, das an

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Jeder Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 anliegt, um die Fläche A kleiner als das entsprechende Integral bei der Schaltung nach Fig. 1 ist.

Hie Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 7 bei Anschluß an eine Belastung 15 nach Fig. 2(c) kann unter Be- * zugnahme auf Fig. 5 erläutert werden. Das Spannungs-Zeit-Integral zur Entmagnetisierung der Hilfadrossel 19» das durch einen in Pfeilrichtung 18 fließenden Strom induziert wird, entspricht den Flächen H und J, und das Spannungs-Zeit-Integral zur Magnetisierung der Sättigungsdrossel 16 ist der Fläche K gleich· Da die Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 innerhalb der Fläche M erfolgt, nachdem die Hllfsdroesel 19 ihren Sättigungszustand erreicht, wird das Spannungs-Zeit-Integral zur iJJntmagnetisierung der Sättigungsdrossel 17 der Fläche M-H-J gleich. Diese Entmagnetisierungsgröße ist der der Sättigungsdrossel 16 gleich, so daß dieselbe Beziehung wie in Gleichung (7) gilt:

K » M - H - J (8)

Bei dieser Schaltung ist das an jeder Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 anliegende Spannungs-Zelt-Integral um

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die Fläche H + J kleiner als bei der Schaltung nach Fig. 1. ■

Die Wirkungsweise der Scheltung nach Fig. 7 bei Anschluß an die Belastung 15 nach Fig» 2(b) kann unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert werden. In diesem Falle wird das an jeder Sättigungsdrossel 16 bzw. 17 anliegende ^ Spannungs-Zeit-Integral nicht Im selben Maße wie in den zuvor beschriebenen beiden. Fällen vermindert. Die Hilfsdroβsei 19 arbeitet im Sinne eings gegenseitigen Abgleiche der gleiehgerichteten Ströme hinsichtlich der Spannungen Y, und Y^. während das Spannungs-Zeit-Integral A nach Fig. 4 auf die Hilfedroseeln 16 und 17 in der Schaltung nach Fig· 1 aufgeteilt wird, liegt das Spannung s-Zeit-Integral A in der Schaltung nach Fig. 7 nur an der Hilfsdrossel 19 an. Folglich sind die Sättigungedrosseln 16 und 17 gegeneinander abgeglichen, abgesehen I von geringen Unterschieden der jeweiligen Kennlinien.

Im Rahmen der vorstehenden Beschreibung ist hinsichtlich der Schaltungen nach den Fig. 1 und 7 angenommen, daß die Kerne der Sättigungsdrossel·!! eine rechteck-

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förmige Hysteresiskennllnie aufweisen. Diese Kennlinienform ist jedoch nicht wesentlich· Auch Kerne mit einer Hysteresiskennllnie naoh Fig· 6(b) sind für diese Schaltungen gebräuchlich. Der Grund hierfür ergibt sich aus der folgenden Beschreibung· Die an den Anschlußklemmen einer jeden Sättigungsdrossel anliegenden positiven und negativen Spannungs-Zelt-Integrale sind der Größe der Flußänderung des betreffenden Kerns proportional und müssen einander gleich sein* Folglich verschwindet der Spannungsmittelwert an den Anschlußklemmen der Sättigungsdrossel, wenn der Wicklungswiderstand der Sättigungsdrossel vernachlässigt werden kann. Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften der Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 und der Hilfedrossel 9 wird die Spannung V₁₂ ^^m wesentlichen der Spannung V-^ gleich. Die Sättigungsdrosseln 16 und 17 steuern mit anderen Worten den gleichgerichtetenStrom so, daß sich diese Eigenschaften ergeben· Alle Ausführungsformen der Erfindung sind so aufgebaut, daß sie das Qesetz erfüllen, wonach der Mittelwert der an einer Sättigungsdrossel anliegenden Spannungs-Zeit-Integrale verschwindet, damit die Ausgangsgleichspannung V₁₂ der Spannung V₁^ der Bezugsgleichspannungequelle 14 gleich wird. Als Beaugegleichspennunge-

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quelle 14» deren Spannung als Bezugswert; für die Arbeitsweise der Gleichri cht er schaltung nach der Erfindung dient, kann eine Spannungsquelle benutzt werden, deren Belastungsfähigkeit zur Lieferung des Magnotisierungsstromes ■ für die Sättigungsdrosseln 16, 17 oder 19 ausreicht.

Die I¹Ig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungs- .^ form der Erfindung in Form· eines Brückengleichrichtere, !Danach ist je eine Anschlußklemme jedes Drossel-Grleichrichter-Zweiges aus Je einem Gleichrichter 1G oder 11 und einer Hauptwicklung 6 oder 8 einer Sättigungsdrossel 16 oder 17 au die Anschlußklemme 5 der Wechselspannungsquelle 2 angeschlossen. Die jeweils andere Anschlußklemme dieser Drossel-Cxleiclirichter-Zweige ist an die Ausgangsklemmen 12 bzw. 13 angeschlossen. Dis Anschlußklemme 3 ist mit den Ausgangsklemmen 12 und 13 über Gleichrichter 25 bzw« 26 verbunden. Die Keihensehaltung aus den Steuerwicklun- ™ gen 7 und 9 und der Besugsgleichspannungsquelle Hliegt parallel zu den Ausgangsklemmen 12 und 13· Die Belastung 15 besteht aus einer Glättungsdrossel 22, einem Kondensator 21 und einem Widerstand 20 entsprechend Pig. 2(c)_t doch auch andere -Belastungsschaltungen sind möglich. In

BAD ORiQINAL

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dieser Brüokenschaltung erfolgt eine Vollwellengleiehrichtung ©ines Jainphasenwechselstromes.

Die Arbeitsweise dieser 3ohaltung wird anhand von i'ig. 9 erläutert» Die Sättigungsdrossel 17 ist während eines Perlodenabschnltta t.. Ms t^ uiid die Sättigungsdros-

16
sei/während eines Periodenabaohnltta t™ bia t. gesättigt.

Während eines Periodenabsehnitts t₂ bis t,, wo die Sättigungsdrossel 16 magnetisiert wird, wird der Ausgangsgieichstrom unterdrückt. Die in der Glättungsdrossei 22 gespeicherte elektromagnetisch© Energie führt au einem ktromfluß dureh die Gleichrichter 25 und 26. 3ur Vereinfachung der ürläuteinjng der nirkungsweis® dieser Schaltung sei angenoamen, daß das Windungszahlverhäitnis von Hauptwicklung zu Steuerwicklusag in jeder Sättigungsdroseel 16 und 17 1ϊ1 beträgt. Die Magnetisierung der Sättigungsdrossel 1.6 erfolgt in einem Periodenabschnitt dureh eine fläche A₁ indem in Pfeilriclitung 18 ©in Strom durch die Reihenschaltung der Steu@rwicklungea 7 und 9 fließt, sowie während eines Periodenabschnitts der Fläohö C, v/o ein gleichgerichteter Strom durch die HauptwickluBg 6 fließt. Dieser durch die Hauptwicklung 6 fließende Gleichstrom erzeugt

BAD

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in der Steuerwicklung 7 ein Spannunga-Zeit-Integral C, so daß ein Strom entgegen der Pfeilrichtung 18 fließt, der die Sättigungsdrossel 17 entmagnetisiert. Nachdem die Sättigungsdrossel 16 ihren Sättigungszustand erreicht hat, wird die Sättigungadrosael 17 weiter um dae Spannungs-Zeit-Integral D entmagnetisiert· Da die Sättigungsdrossel 16 während dieses Periodenabschnitts infolge des A durch die Hauptwicklung 6 fließenden Gleichstroms in ihrem Sättigungezustand verbleibt, wird die Sättigungsdrossel 16 durch das an den Steuerwlclclungen 7 und 9 anliegende Spannungs-Zeit-Integral nicht entmagnetisiert. Nach einem Zeitpunkt t, fällt die Spannung V-,- infolge der UnterdrUckungewirkung der Sättigungsdrossel 17 unter den Nullwert ab. Sobald die Sättigungsdrossel 17 ihren Sättigungszuetand nach Magnetisierung durch das entmagnetisierte Spannungs-Zeit-Integral C erreicht, wird die Spannung V₅ dem.Nullwert gleich. "

Wie man aus der vorstehenden Beschreibung entnimmt, sind die Auegangsspannung V₁₂ und äi* über die Sättigungedrosseln erzeugten Spannungen dieselben wie in dem Beispiel der Pig. 3(a). Polglich hat diese Schaltung zur Sta-

⁸⁴⁰

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bilisierung dee Mittelwertes der Auegang8gleichspannung dieselbe Kennlinie« die durch die Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt wird. Die Beschreibung der Arbeiteweise dieser Schaltung in Verbindung mit andersartigen Belastungen wird ausgelassen, da diese Arbeltsweise anhand der Beschreibung der Schaltung nach Pig. 1 leicht ver- ^ ständlich ist. Man kann außerdem in die Reihenschaltung der Steuerwicklungen 7 und 9 eine Hilfsdrossel, entsprechend der Hilfsdrossel 19 nach Fig. 7, einfügen, um die Größe des Spannungs-Zeit-Integrals zu vermindern, das durch die Sättigungedrosseln 16 und 17 unterdrückt werden muß.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wo die Sättigungsdrossel 16 aus Hauptwicklungen 6 und 30 sowie einer Steuerwicklung 7 besteht, die ™ sänt lieh auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind; ebenso besteht die Sättigungsdrossel 17 aus Hauptwicklungen 8 und 31 und einer Steuerwicklung 9, die auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind« Die Hauptwicklungen 6, 8, 30 und 31 sowie die Gleichrichterelemente 10, 11, 32 und 33 sind in Form eines Vollwellen-Brückengleichrichtera

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an die Anschlußklemmen 3 und 5 der Vfechselspannungsquelle angeschlossen. Die Steuerwicklungen 7 und 8 und die Steuergleichspannungectuelle 14 sind in Heike geschaltet, wobei dieser Reihenschaltungszweig parallel zu den Ausgangsklemmen 12 und 13 liegt.Die Belastung 15 ist beispielsweise nach Pig. 2(c) ausgelegt.

Anhand von Fig. 11 wird die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben. Während eines Periodenabaehnitts t. bis to» wo sich die Sättigungsdrossel 16 in ihrem Sättigungszustand befindet, wird der gleichgerichtete «Strom durch die Hauptwicklungen 6 und 30 geleitet, und die Ausgangsspannung V₁₂ i⁸* ^der Spannung ?, gleich. Die Magnetisierung und .Entmagnetisierung der Sättigungsdrosseln 16 und 1? mit Windungszahlverhältnissen der jweils auf einem gemeinsamen Kern sitzenden Wicklungen von 1j1:1 verläuft λ folgendermaüenj Da die Spannung V^ nach dem Zeitpunkt t₂ unter die Spannung Y^. abfällt, fließt ein Strom in den in Reihe geschalteten Steuerwicklungen in Pfeilrichtung 18 und magnetisiert die Sättigungsdrossel 17· ^eian nach einem Zeitpunkt t, die Spannung "V₁O* 4#h. V«, unter den HuIlwert absinkt, werden die Grleiciirichterelemente 11 und 33

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1§38623

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leitend, und ein Spannungs-Zeit-Integral B beeinflußt die Hauptwicklungen 8 und 31· Während eines Zeitabschnitts t. bis te» wo die Spannung V₁₂ di^θ Spannung V... überschreitet, fließt ein Strom durch die Reihenschaltung der S teuer wi clclung en 7 und 9 entgegen der Pfeilrichtung 18 und entmagnetisiert mittels des Spannungs-Zeit-Integrals C die Sättigungsdrossel 16, durch deren Wicklungen 6 und 30 der gleichgerichtete Strom nicht fließt. Die Sättigungsdrossel 16 wird während des Zeitabschnitts te bis tr, magnetisiert, da die Sättigungsdrossel 17 innerhalb des Zeitabschnitts t^ bis t, magnetisiert worden ist. Nach der vorstehenden Erläuterung gilt folgende Beziehung

A + B = C (9)

folglich ist der Hittelwert der Gleichspannung der Spannung V₁. gleich.

Eine Abwandlung dieser Ausführungsform der Erfindung kann in folgender Weise erfolgen» (1) eine Anschlußklemme 5 der Steuerwicklung 7 wird von der Anschlußklemme 50 abgeklemmt j (2) die Klemme 51 wird mit der neutralen

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Klemme 4· verbunden. Ba in dieser abgewandelten Ausführungsform die Klemme 4 die Spannung V₁₂ gleichteilt, ergeben sich, dieselben Arbeitswellenformen wie nach Pig.11, indem man die Spannung V₁* auf die Hälfte, herabsetzt-· Mit anderen Porten ist der Mittelwert der Ausgangsgleichspannung dem Doppelten dee Wertes V-, gleich.

Außerdem kann eine Sättigungsdrossel mit einer geringeren Ampere-Windungsssahl in Reihe in den Reihenschaltungszweig der Steuerwicklungen 7 und 9 in beiden Abwandlungen der Ausführungsform nach Fig. 10 eingeschaltet werden, um die Spannungs-Zeit-Integrale der Sättigungsdr ο as ein 16 und 17 herabzusetzen.

Nach den ftellenformblldern der Fi,?. 5 und 11 fällt die Spannung V₁₂ häufig unter den Nullwert. Zur Verhinderung dieses Abfalle der Spannung V₁₂ kann man ein Gleichrichterelement als Kommutatorschalter verwenden, dessen Anote an die Ausgaiigeklemme 13 und deasen Kathode an die Anschlußklenune 12 angeschlossen ist.

Die vorstehende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf Gleichrichterschaltungen für Einphasenwsclisel-

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- 52 -

strom. Die Erfindung ist jedoch auch bei Gleichrichttrschaltungen für Dreiphasenweehselstrom anwendbar.

Pig. 12 zeigt ein Anwendungsbeispiel in Verbindung mit einer Halbwellengleichrichterschaltung für Dreipha»*nstrom. Jeweils an eine Eingangeklemme 2 , 2^ und 2 der Preiphasenwechselspannungsquelle und an eine gemeinsame Ausgangeklemme 12 sind Reifrenzweige aus je einem Gleichrichter element 71f 72 und 73» und einer Hauptwieklung 63, 64 und 65 der zugehörigen Sättigungsdrossel 60, 61, 62 angeschlossen. Die neutrale Klemme 4 der Wechselspannung·«· quelle dient als Ausgangsklemme 13. Ein Reihenzweig au· drei Steuerwicklungen 66_t 67 und 68 sowie der Gleiohspannungsquelle 14 ist parallel an die Auegängeklemmen 12 und 13 angeschlossen. Bei dieser Schaltung ist eine Belastung nach Fig. 2(o) benutzt. Selbstveretändlioh kann man ein· Sättigungsdrossel mit vergleichsweise geringer Amplrevrindungszahl in Reihe in den Reihenzweig einfügen, damit die Wirksamkeit des Spannungs-Zeit-Integrale der Sättigungsdrossel 60, 61 und 62 herabgesetzt wird.

Die Arbeltsweise dieser Ausführungsform wird anhand der Fig. 13 erläutert. Jeweils während der Zeitab-

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schnitte t^ bis ig» ^2 ^feis % ^und % ¹^ ^s ^4 ^^{0151111611 die} Sättigungsdrosetln 60» 61 und 62 nacheinander In Sättigung B zu stand und nehmen jeweils nacheinander den Gleichstrom auf. Jeweils während eines ieilabschnittes der genannten Periodenabüclinitte werden die Sättigungsdroaseln nacheinander in der Reihenfolge 61, 62 und 60 durch die Spannungs-2eit-Integrale (A₂ + B₂ +C₂), (A, + B, + C_) € bzw. (A₁ + B- +G-) magnetisiert. Unter Annaluae eines V/indungazaiilverhältniases von liauptwicklung 63, 64 oder 65 au Steuerwickluiig 66, 67 oder 68 von 1;1 werden nacheinander in den Steuerwicklungen in der Reihenfolge 66, 67 und 60 Spannunga-Zeit-Integrale induziert, die jeweils diejenige SättigungedrosBel 62, 60 bzw. 61 entmagnetisieren, durch die während des betreffenden Periodenabsohnittakein Gleichstrom fließt* In diesem Fall ergibt eich das Spannungs-Zeit-Integral S zur ü-ntmagnetiäirung der Sättiguugsdroesel 60 in folgender Weiset

1 1 ^N

⁸ * i ^D2^{+ Λ}3 ⁺ i ³V

Dieses 3p*nnunge-Z*it-Integral S iet d«a Spwmunge-Ztit-Integral (A₁ + B₁ + O₁) gleioh, βο defl folgend·

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2 D₂ + ·£ D₅ + A, β A₁ + B₁ + O₁ (10)

Wenn die drei Gleichriehterelemente 60, 61 und 62 gleiche Kennlinien haben, ist D₂ ~ ^₅ ^mi^ ^ik··] ^{= A}p* ^ao ^^Ä^ gilt 1.

D₅-B₁₊C₁ (11)

Pur die anderen Sättigungsdrosseln 61 und 62 kann man ähnliche Gleichungen ableiten. Folglich ist der Mittelwert der Ausgangsgleichepannung der Spannung V₁- der Gleichepannungaquelle 14 gleich.

Anhand der fig. 14 und 15 soll nunmehr eine Ausführungsform der Erfindung für die Vollwellengleichriohtung von Dreiphasenstrom beschrieben werden. Zur Vollwellengleiohrichtung eine» Dreiphaeenwelchseletrome sind «««δ« Reihenschaltung·zweigt «u« j« «in«m ai»iohrichttrtl«mtn"| 71, 72, 73, 74, 73 b*w. 76 und j· einer H«uptwicklung 86, 88, 90, 92, 94 bew. 96 an di· Aii»chluSkl«mm*n 2_a, 2^ bstw. 2_Q dtr Dir«lph«««nw«eh««l«p«nnungtqtu«ll· bsv« an di· Autgang»- kleasen 12 odtr 13 ang««ohlo««tn* Drti 'Jrupptn hintertinmnd»r gtiohalttttr Sttuerwioklungtn 67 und 93, 99 und 93 Hiw.

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91 und 97 sind in Reihe an Hllfseätti£ungsdroseeln 100, 101 bzw. 102 geringer Stromaufnahme sowie an eine öleiohepannungequelle 14 angeschlossen. Eine Anschlußklemme 50 der Gleichepannungsquelle 14 liegt an der neutralen Klemme 4 der Draiphaeenwecheelspannungsquelle. Die restlichen Anschlußklemmen der Sättlgungsdroeeeln 100» 101 und 102 liegen zusammen an der Ausgangsklemme 12. in dieser Schaltung liegt die Differens- ™

spannung zwischen der Spannung V-. der Sleiehspannungsquelle 14 und der Spannung zv/ischen den Anechlußklemmen 12 und 4 an jedem der drei Schaltungszweige an, die Jeweils aus zwei Steuerwicklungen 87 und 93i 89 und 95 bzw. 91 und 97 und einer IlilfeeSttifjungedroesel 100, 101 und 102 bestehen.

Fig. 15 ist ein L^rellenform8chaubild zur Srläuteruiig der i'irkungeweiB© der Schaltung nach Fig. 14 mit ä einer Belastung nach Fig. 2(c). Es ist vorausgesetzt, daß die Sättigungedroseeln 80 bis 85 und die HilfesättigungsdroBseln 100 bis 102 ^eweil» Hyetereaiekennlinien naoli Fig. 6(a) beeitzen und daß die Magnetieierungsströme der HilfBeättigungsdrosseln 100 bis 102 geringer

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als diejenigen der Hauptsättigungedrosaeln 80 bis 85 sind."Weiterhin ist angenommen, daß die Richtung der Magnetisierungsströme der Hilfseättigungsdrosseln 100» und 102 jeweils der Pfeilriohtung 103» 104 bzw, entgegengerichtet ist. Dann ergibt eich folgende Arbeitsweiset

β) Die Hilfeeättigungedroeeel 100 wird mittels eine« Spannungs-Zeit-Integrale B₁ entmagnetisiert.

b) Die Sättigungedroeeel 80 wird mittels eine· Spannung e-Z ei t «Integrale (A₁ + C₁ + S₁) gesättigt.

c) Die Sättigungsdrossel 83 wird durch ein Spannunge-Zeit-Integral entsprechend dem Unterschied zwischen den Spannungs-Zeit-Integralen (A + E₁) und EL entmagnetisiert. Innerhalb dieses Periodenabschnitte erreicht die Hilfssättigungedrossel 100 ihren Sättigungszustand,

d) Die Hilfseättigungsdrossel 100 wird durch ein Spannunge-Zeit-Integral (A₂ + B^ ■♦ O₂ + D₂) entmagnetisiert.

e) Die Sättigungsdrossel 85 wird durch ein Spanmmge-Zeit-Integral (F₁ + G₁) magnetisiert und kommt in Sättigungsbustand.

. ' ' BAD 9098A5/0A1 1

f) Die Sättigungsdrossel ÖO wird durch, ein Spannunga-Zeit~Integral entsprechend der Differenz zwischen den Spannungs-2eit~Integralen (i"₂ + J?^ + G₁) und (Ag + B₂ + G₂ + ^) ^en'^tmae^iie'^tis:i-^er*'« Innerhalb dieses Beriodenabschnltta erreicht die Sättigungsdrossel 100 ihren Sättigungszustand.

g) Die Hilfeeättigungsdroaeel 100 wird durch ein Spannungs-Zeit-Integral (B, + Q~ + J)~) entmagnetisiert und durch ein Spannunge-Zeit-Integral B- magnetisiert! so daß sie ihren Sättigung»zustand erreicht.

Die Arbeitsechritte a) bis g) stellen eine Arbeiteperiode der an die Anschlußklemme 2_a angeechloeeenen Sättigungsdrosseln 80, 83 und 100 dar* Die anderen, an die Anschlußklemmen 2^ bzw. 2_Q der Wechaelepannung·- quelle angekoppelten Sättigungsdrossel» durchlaufen ·1-ne entepreohend· Arbeitiperiode. Offenbar mufl der Mittelwert der Spannung V₁₂ an der AnechluSlcleaae 12 der Spannung Y^,gleich SeIn₁ damit dl· beschriebenen Ar« beltsschrltt· a) bis g) beaüglioh all«? Sättigungadro·- seln ablaufen können. Folglich iet der Spannungeaittelwert zwiβchen den Auegangiklemmen 12 und 13 de» Doppel-

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ten der Spannung V₁. der ßleiehspannungsciuelle 14 gleich.

Fig. 16 zeigt sine abgewandelte Auefiihrungsform der Schaltung nach Fig. 14« Datei fehlen die Hilfss.ättigungsdrosseln 100 bis 102,und die Anschlußklemmen 50 £ der Gleichapannungsquelle 14 ist mit der Ausgangskiemme 13 verbunden.

Die Arbeitsweise dieser abgewandelten Ausführungaforn wird anhand der Mg. 17 unter üezugnuhme auf dl·· Sättigungedroaseln 80 und 83 erläutert. Die Sättigungsdrossel 80 wird durch ein Spannunge-Zeit-Integral (A. + B₁) iaagnetieiert» die Sättigungedroeeel 83 durch ein 3pannunga-Zeit-lnteeral (A₁ + C₁ - B₁) entmagnetisiert* Spanmuigs-^tit-Integrale, di· ,jeweil» der Hälft· de· Spajinungi-Zeit-Integrala (C₂ - B₅ + C^) entsprechen, entmagnttiiitrtn Jewtile die Säffcigungadroeoeln 80 und 83· Die Sättigungsdrossel 83 wird dann duroh tin Span-· nuxifc·-Zelt-Integral (A₁ + S₁) magnetisiert.

Die Torstehende Beschreibung besieht sich auf eine Halbperioie der Arbeitewoise der Sättlgungsdroteeln·

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Die vollständige Arbeiteperiode läßt sioh folgendermaßen zusammenfassen. Pie Sättigungsdrossel 80 und werden durch ein Spannunge-Zeit-Integral (A₁ + Cj -

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B₂ π- 2(^ C₂ -jB, + j CU)) entmagnetisiert und durch

ein Spannunge-Zeit-Integral (A₁ + B₁) magnetisiert. Diese beiden Spannunge-Zeit-Integrale elnd auf Grund der ¥irkungBweiee einer Sättigungsdrossel einander gleich* Deshalb erhält man folgende Beziehung»

A₁ + B₁ * A₁ + C₁ - B₂ + O₂ - B₅ + O₅ (11) B₁ + B₂ + B₅ = O₁ + G₂ + C₅ (12)

Gleichung (12) besagt, daß der Mittelwert dtr Ausgangegleiohspannung V₁₂ der Spannung V₁. gleich ist·

Fig« 18 zeigt eine weitere Ausführungefora der Erfindung, wo alle Steuerwicklungen 87, 89» 91» 93» und 97 sowie die Glelohspannungsquelle H einerseits hintereinander und andererseits zu den Ausgangsklemmen 12 und 13 parallel geschaltet sind. Sine Anschlußklemme 106 der Steuerwicklung 87 kann von der Anschlußklemme 105 abgeklemmt und mit der neutralen Klemme 4 der Weoh-Belapannungequelle verbünden werden.

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Fig» 19 zeigt eine weitere AueftJhrungsfora der Erfindung für eine Dreiphaesnwtchaelepannungequtllt ohne neutralen Funkt· Sine AnsohlttSklemme jeder Hilfsiättigungedroeeel 110, 111 und 112 ist an eine Anschlußklemme 2 . 2, bzw. 2 der Weehselepannungsquelle angesehlos-8en,und die jeweils weiteren Anschlußklemmen sind susammengesehaltet, so daß sie eine äquivalente neutrale Klemme 113 ergeben. Zwei Steuerwicklungegruppen 87, 89 und 91 bzw· 95« 95 und 97 sind «wischen die Anschlußklemme 113 und die Gleieheρannungsquelle 14 eingefügt, deren eine Klemme mit der Auegangsklemme 13 verbunden ist.

Bei allen zuvor beschriebenen AusfUhrungeformen der Erfindung let der Widerstand Rc der hintereinandergeschalteten Steuerwicklungen (sowie der Hilf sättigungsdrossel) vernachlässigt worden. 3)a jedoch der Widerstand Rc praktisch nicht vernachläea^ar ist, treten folgende Schwierigkeiten auf, die insbesondere anhand der Scheltung nach Fig. 1 in Verbindung mit Fig· 5 erläutert werden sollen. Bas Spannungs-Zeit-Integral Ma but Entmagnetisierung der Sättigungsdrossel 16 Innerhalb des Periodenabechnitts t_t bis t_1a ist dem Spannungs-Zeit-Integral

.■■-.-■ BAD

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(H 4· J + E) zur -Magnetisierung derselben Sättigungsdrossel 16 während des Periodenabsohnitts t_1& bis "^ gleich. Folglich gelten folgende Gleichungen?

- ^V12 * ^ECfio

mit V„ als Wechselspannung über der Wicklung 7 und i Λ

als Steuerstrom durch die hintereinandergesohalteten Steuerwicklungen 7 und 9* Ferner gilt

J Y₁-Ut = / (V₁₄- Y₁₂ - Bo-i_o)at » 0 (14)

Aua Gleichung (14) erhält man den Mittelwert

Per zweite !Term der reohten Seit· von dlelchung (15) ist dae Produkt aus dem ^T//ideretand Rc und dta Mittelwert des Strome» i_e* Polglich wird die Stabilisierung

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des Mittelwerte» V₁₂ uj^dae Produkt Rc»i_c verschlechtert«

Zur Behebung dieses llachteilo kann eine Glsich spajinungsquelle 14 nach. Pig· 20 bzw. mit negativem In nenwidtsretand Hö = .-Ec für alle AusfUhrungsforiaen der Erfindung benutzt werden« In. Pig. 20 entsprechen die Anschlußklemmen 23 und 24 der Spamauagsquelle 14 den Anschlußklemmen 23 und 24 nach Fig. 1. iüine von einer Gleichspannungsquelle ΰο toz*. einer Satterie gelieferte Gleichspannung wird in einem 'iransietor 'Xt. um einen entsprecnenden. V'ert herabgesetzt und dann an den Klöiaiaen 23 und 24 abgenojumen· Die Beziehung zwischen der Spannung is und dem ßtrom i_ an den Klemmen 23 und 24 ergibt eich wie folgt»

Be « k«Eg ■► (1 * k) B₁ " (16)

konstanter Spannung einer Zenerdiod· 41» iä< als Klemmtnipannung dee Wideretande· E₁ und k * (r₂ + r,)/r₃, wo r_1# r₂ und r~ dl· jeweiligen Werte der Widerstand· R₁, R₂ und IU dareteilen.

QAD

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Die Klemmenspannung B₁ ist im wesentlichen dem Wert rJ¹I gleioh. Daher folgt aus der Gleichung (16)

Ee^k-E₂ +■ (T-.k) T₁^i₀ (17)

Durch Differentiation der iJleiohung (17) ergibt sich der Innenwiderstand Rs der Schaltung dtr Fig. 20> von den Klemmen 23 und 24· aus gesehen,zu

Rb « dBs/di₀ « (1 - k) . T₁ (18)

Da die Konstante Ic größer ale 1 ist» hat der Widerstand Rs einen negativen Wert· Wenn man folglich den Absolutwert dee Widerstandes Rs dem Viert Rc gleioh macht, kann der nachteilige Einfluß dee Videretandee Rc völlig auageglichen werden·

Beim Anoohluß einer Belastung 15 nach Pig. 2(c) an alle Auführungeformen der Erfindung vermindert sioh die an demBelaetungswideretand 20 anliegende Gleichspannung um den Spannungsabfall an der Wirkkomponente der GllittungsdroBsel 22 gegenüber dem Eingangsapannungs-

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vert der u-lättungsdraaoel 2.2.' wenn ein über die ülättungsdrossel 22 von dem widerstand 20 aufgenommener Strom durch eine Änderung der Größe dts Widerstände·

20 schwankt, ändert eicn die Spannung am Wideretand 20 cut epr eckend aer Änderung des Spannungsabfalls in der Glättun&sdrossel 22, obgleich die Spannung Y.„ auf einem-konstanten. Mittelwert verbleibt. Dieeer liachteil laut eich durch eine Abwandlung der Erfindung nach Fig.

21 vermeiden«

Diese Auef lüii'ungeforia unterscheidet ei oh von der Ausführungüi'orm nach Hg, 1 nur durch die folgenden Merkmales 1) die aiättungedrossel 22 beeitet eine Primärwicklung 2 2_& unü eine Sekundärwicklung 22_fe, und 2) die Mntereinandergeschaltoten Steuerwicklungen 9 und 7 sind in Heihe an die Sekundärwicklung 22^ angeeohloeeen. üine Ansohlußklenme 12_ft der Sekundärwicklung 22^ besitzt da· gleiche Vechselapazmungspotential wie das Potential Y.» (bzw. einen dazu proportionalen Mert), dooh liegt dae Gleichspannungapotential um den V.ert R'Io (mit R ale •Jirkwideretand der Wicklung 22_fl) niedriger ale das Gleickepannunf.spotential der Anschlußklemme 12. I)a folclica eine

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an der Anschlußklemme 12 auftretende Spannung ^v-jo_a Spannung V₁, um den Vert B'Io übersteigt," wird das Gleiöh-Spannungspotential der Ausgangsklemme Qj auf einem /ert im wesentlichen oder genau gleich der Spannung V₁* gehal· ten. . "■-■"'

-wach der vorigen'Beschreibung--wird der lüttelwert der gleichgerichteten Auagangsspannung V^g auf einem konstanten Wert proportional der Spannung V^. der tfleiolisparuiungsquelle 14 gehalten* iäs ist deshalb einleuchtead, daü der Mittelwert entsprechend der Änderung der Spannung ^14..geändert v/erden kann, die sich auf einen gewünschten einstellen läßt.

Im Vorigen wurde die Erfindung belspielBWeise unter .Bezugnahme auf bevorzugte 4usführungsiormen mit verscniedenen icoubiniexteu ο cnalt element en und einem bestimmten Schaltungsauibau erläutert, üs ergibt sich je- · doch für den l·achmannj, daß die !.ehren der iirfindung in abgewandelten iichalturigen mit anderen Bauelementen angewandt werden können.

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Claims

j? Λ ϊ. Ξ 1Γ I A K 3 ? a. t* O Π 3 .

Glelohrichtereohaltung mit mehreren Sättigungsdrosseln und dasu jeweils in iiei&e ^eechulteten JleiGJa-» riohterelementen, wobei jede Sättigungsdrossel eins Cleuerwioklung besitzt, die in «ine, eine üleiatispamiungs- ^ quelle enthaltende Steuerschaltung eingefügt ist, die

die Übernahme des Ausganges tr omea zwischen den Vorachiedenen (rleichrichteraweigen im Sinne einer Stabilisierung der Ausgangsspannung steuert» dadurch gekennzeichnet, dad die Steuerwieklungen'(7 und 9| ö6» 6? urxd öt>; tf7, oi» 91» 93, 95 und 97) der jeweils während yeraciiiedener Abschnitte einer Periode leitenden (Jleiclirichterzweige in Äeih© an die Gl«ich8pannungßiiuelle (H) und einen Aue chi u3-punkt mit einer der gleich^ericnteten iiuegango^lfiichapannung proportionalen Spannung (V₁p) un^escnlouseu sind (Pig. 1, S, 10» 16, !ti und 19),

2« öleiphrichtersehaltung nach Anspruch 1, &&x.eimgeichnet du^eh eint in Reihe au den üteuer\,iokiungen ge· schaltete HilfeÄroößtl (19§ 1G0, 101 oder 102), deren üomagnetlBierungBötrom klein«jr als der der lia droaitln ist (Jig, 7 und H).

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3» (JleiohriclaterBOlialtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glättungsdroesel (22) nit ihrer Primärwioklung (22_a) in den lielastungskreie und mit ihrer Sekundärwicklung (22^) in Keine In den Steuerkreie mit den Steuerwicklungen eingesolialtet ist (Pig. 21).

4. Grleicurichteraclialtunfe' nach einem der Ansprüche 1 biß 3» gekennzeichnet durch eine Gleiohspaimurigsquelle (H) mit negativem Iiinenwiderstand, deasen absolute Größe der Größe dee Geβamtwiderstandee der Steuerechaltung gleieh ist. (Fig.20)