DE1563393C

DE1563393C - Control device for rectifier elements which are arranged on a rotating machine part

Info

Publication number: DE1563393C
Application number: DE19661563393
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Kaufhold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-08-24
Filing date: 1966-08-24
Publication date: 1973-01-11

Description

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axialer Richtung aufeinanderfolgend die magnetisier- des zugehörigen Thyristors angeschlossen. Zur Ableibaren und für den magnetischen Rückschluß vorgese- tung des Rückmagnetisierungsstromes ist parallel zur henen Zähne 3 und 6. Die Spulen 7 liegen wiederum Sekundärwicklung des Impulstransformators 19 ein in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen 6, Widerstand 22 geschaltet. Der Zündtransformator 19 während die magnetfeldabhängigen Widerstände 2 je- ■· 5 liefert einen relativ kurzen Zündimpuls, der für viele weils zwischen zwei Zähnen 3 an der Scheibe 1 ange- Stromrichterschaltungen ausreicht. Um jedoch auch bracht sind. Immer wenn bei der Drehung der Schaltungen einsetzen zu können, die einen längeren Scheibe 1 ein magnetfeldabhängiger Widerstand 2 Zündimpuls erfordern, kann in Reihe zur Diode 23 den Bereich eines magnetisierten Zahnes 6 durch- eine Impulsverlängerungsstufe geschaltet werden,
läuft, wird sich sein Widerstand erhöhen. Diese io In Fig. 4 ist nun ein Blockschaltbild der erfin-Widerstandserhöhung wird in einer später noch zu dungsgemäßen Regeleinrichtung dargestellt. Aus beschreibenden Schaltung zur Zündung eines zugehö- Soll- und Istwert w und χ wird in einer Vergleicherrigen steuerbaren Gleichrichterelementes ausgenutzt. stufe 26 ein analoges Regelsignal y gebildet. Dieses Um diese Zündzeitpunkte einstellen bzw. justieren zu Regelsignal gelangt an den Eingang eines Analogdigikönnen, ist ein Zahnrad 8 vorgesehen, das von Hand 15 talwandlers 27, der es in eine bestimmte Impulsfolge oder von einem Elektromotor angetrieben werden umwandelt. Der Ausgang des Analogdigitalwandlers und den Ring 5 in verschiedenen Stellungen halten 27 ist über eine Taktstufe 28 an einen Zähler 29 ankann. Für den Fall, daß die später noch zu beschrei- geschlossen. Die Taktstufe 28 erhält über den zweiten bende Regelung des Steuerwinkels ausfällt, kann mit einem Pfeil gekennzeichneten Eingang Impulse, durch eine Verstellung des Ringes 5 der Zündwinkel 20 die einzelne Meßperioden festlegen, in denen der der rotierenden Gleichrichterelemente auch von Zähler 29 jeweils von Null angefangen zählt. Diese Hand verändert bzw. eingestellt werden. Meßperioden werden z. B. durch die Drehzahl des ro-in the axial direction, the magnetizing of the associated thyristor connected in succession. The reverse magnetization current is provided parallel to the teeth 3 and 6 in order to detect and for the magnetic return path. The ignition transformer 19 while the magnetic field-dependent resistors 2 each deliver a relatively short ignition pulse which is sufficient for many times between two teeth 3 on the disk 1. However, they are also brought in. Whenever to be able to use the rotation of the circuits that require a longer disc 1 a magnetic field-dependent resistor 2 ignition pulse, the area of a magnetized tooth 6 can be switched in series with the diode 23 through a pulse lengthening stage,
runs, its resistance will increase. This io. FIG. 4 shows a block diagram of the increase in resistance in accordance with the invention, which is shown in a control device that will be discussed later. From the descriptive circuit for the ignition of an associated setpoint and actual value w and χ , controllable rectifier element is used in a comparator. stage 26 an analog control signal y is formed. To set or adjust these ignition times to control signal arrives at the input of an Analogdigikönnen, a gear 8 is provided, which converts manually 15 valley converter 27, which converts it into a specific pulse sequence or driven by an electric motor. The output of the analog / digital converter and the ring 5 hold 27 in different positions can be sent to a counter 29 via a clock stage 28. In the event that this is to be described later. The clock stage 28 receives the second bend regulation of the control angle fails, can input pulses marked with an arrow, by adjusting the ring 5 of the firing angle 20 determine the individual measuring periods in which the rotating rectifier elements also count from counter 29 starting from zero . This hand can be changed or adjusted. Measurement periods are z. B. by the speed of the ro-

Eine Schaltung zur Bildung der Zündimpulse ist in tierenden Maschinenteils mit Hilfe einer Impuls-F i g. 3 dargestellt. An den Eingangsklemmen 9 und scheibe erfaßt. Dem Zähler 29 sind zwei Register 30 10 liegt eine auf dem rotierenden Teil z. B. an den 25 und 31 nachgeschaltet, von denen in jeder Meßpe-Wicklungen einer Hifssynchronmaschine abgegrif- riode jeweils eins an den Zähler und das andere an fene Wechselspannung an, deren Phasenlage und eine beiden Registern nachgeschaltete Koinzidenz-Kurvenform so gewählt ist, daß eine positive Halb- stufe 32 angeschlossen ist. Während — wie in F i g. 4 welle nur dann an der Eingangsklemme 9 ansteht, durch die Kontakte 33 und 34 angedeutet — der wenn eine Steuerung des zugehörigen anzusteuernden 30 Zählerstand des Zählers 29 in das Register 30 über-Gleichrichterelementes zulässig ist. An die Eingangs- tragen wird, wird der Stand des Registers 30 in der klemmen ist ein Zündkondensator 11 über eine Koinzidenzstufe 32 mit einem festen Wert verglichen. Diode 12 und einen Ladewiderstand 13 angeschlos- Der Eingang 35 der Koinzidenzstufe 32 ist über eine sen. Parallel zum Zündkondensator 11 liegt eine Signalumschaltung 36 mit der Stellgröße y, d. h. dem Zenerdiode 12a zur Spannungsbegrenzung. An dem 35 Ausgang der Vergleicherschaltung 26 verbunden, so Zündkondensator 11 liegt also während jeder positi- daß in der Koinzidenzstufe 32 abhängig von dem ven Halbwelle der an den Eingangsklemmen 9 und Vorzeichen der Stellgröße y entweder ein Elektro-10 anstehenden Wechselspannung ein durch die magnet der Spulengruppen 37 für den Gleichrichter-Zenerdiode 12 α begrenzter Spannungsimpuls an. Der aussteuerungsbereich oder ein Elektromagnet der positive Abgriff 14 des Zündkondensators 11 ist über 40 Spulengruppen 38 für den Wechselrichteraussteueeine Widerstandskondensatorschaltung 15 und den rungsbereich erregt wird. Die in den Fig. 1 und 2 dazu, in Reihe liegenden magnetfeldabhängigen dargestellten, aus den magnetisierbaren Zähnen 6 Widerstand 2 mit dem negativen Abgriff 16 des und den Spulen 7 bestehenden Elektromagnete sind Zündkondensators 11 verbunden. Der positive Ab- in einzelnen Gruppen zusammengefaßt. Von diesen griff 14 ist außerdem über eine Zenerdiode 17 und 45 Gruppen wird — durch die Koinzidenzstufe 32 geeine steuerbare Diode 18 sowie die Wicklung eines steuert — jeweils ein Elektromagnet erregt. Abhängig Impulstransformators 19 mit dem negativen Abgriff von der Stellung dieses Elektromagneten erfolgt also 16 des Zündkondensators 11 verbunden. Der Zünd- die Widerstandserhöhung des nächsten durchlaufeneingang der steuerbaren Diode 18 ist über einen den magnetfeldabhängigen Widerstandes 2 zu einem Widerstand 20 mit dem Verbindungspunkt zwischen 50 früheren oder späteren Zeitpunkt, so daß auch die Impulstransformator 19 und der steuerbaren Diode Zündung der zugehörigen Gleichrichterelemente frü-18 verbunden und liegt außerdem über eine Zener- her oder später erfolgen wird.A circuit for the formation of the ignition pulses is in animal machine part with the help of a pulse F i g. 3 shown. Detected at input terminals 9 and disk. The counter 29 are two registers 30 10 is one on the rotating part z. B. connected downstream to the 25 and 31, of which in each Meßpe windings of a secondary synchronous machine tapped one to the counter and the other to fene AC voltage, whose phase position and a two registers downstream coincidence curve shape is selected so that one positive half-stage 32 is connected. While - as in FIG. 4 wave is only present at the input terminal 9, indicated by the contacts 33 and 34 - the if a control of the related 30 to be controlled counter reading of the counter 29 in the register 30 via rectifier element is permissible. At the input port, the status of the register 30 in which an ignition capacitor 11 is clamped is compared with a fixed value via a coincidence stage 32. Diode 12 and a charging resistor 13 connected- The input 35 of the coincidence stage 32 is via a sen. A signal switch 36 with the manipulated variable y, ie the Zener diode 12a for voltage limitation, is located parallel to the ignition capacitor 11. Connected to the output of the comparator circuit 26, the ignition capacitor 11 is therefore present during each positive phase that in the coincidence stage 32, depending on the half-wave of the alternating voltage present at the input terminals 9 and the sign of the manipulated variable y, an alternating voltage is applied through the magnet Coil groups 37 for the rectifier Zener diode 12 α limited voltage pulse. The control range or an electromagnet, the positive tap 14 of the ignition capacitor 11, is via 40 coil groups 38 for the inverter control, a resistor capacitor circuit 15 and the voltage range is excited. The in FIGS. 1 and 2 to this, lying in series, magnetic field-dependent, shown from the magnetizable teeth 6 resistor 2 with the negative tap 16 of the electromagnet and the coils 7 are connected to the ignition capacitor 11. The positive ab- summarized in individual groups. Of these handle 14 is also via a Zener diode 17 and 45 groups - through the coincidence stage 32 a controllable diode 18 and the winding of a controls - each energized an electromagnet. Depending on the pulse transformer 19 with the negative tap of the position of this electromagnet, 16 of the ignition capacitor 11 is connected. The ignition - the increase in resistance of the next through-going input of the controllable diode 18 is via a resistor 2, which is dependent on the magnetic field, to a resistor 20 with the connection point between 50 earlier or later points in time, so that the pulse transformer 19 and the controllable diode ignition of the associated rectifier elements are also early-18 connected and is also via a zener her or later.

diode 21 in Reihe zu der Widerstandskondensator- Für den Fall, daß von den zu steuernden Gleichschaltung 15. richterelementen mehrere einander parallel geschaltetdiode 21 in series with the resistor capacitor- In the event that the synchronization to be controlled 15. Several judge elements connected in parallel

Wenn bei anstehender Spannung am Zündkonden- 55 sind, können diese parallelgeschalteten ElementeIf there are ignition capacitors 55 when voltage is applied, these elements can be connected in parallel

sator 11 der magnetfeldabhängige Widerstand 2 sich über einen gemeinsamen Zündthyristor angesteuertSator 11 the magnetic field-dependent resistor 2 is controlled via a common ignition thyristor

infolge des Durchlaufens eines ortsfesten Magnetfei- werden. Während bei der in Fig. 3 beschriebenenas a result of passing through a stationary magnet. While in the described in Fig. 3

des erhöht, wird die Zenerspannung der Zenerdiode Schaltung ein Zündimpuls nur in dem zulässigendes increases, the zener voltage of the zener diode circuit is an ignition pulse only in the permissible

21 überschritten und die steuerbare Diode 18 durch- Steuerbereich des zugehörigen Gleichrichterelemen-21 exceeded and the controllable diode 18 through control area of the associated rectifier element

gesteuert. Dadurch fließt über die Zenerdiode 17 und 60 tes erfolgen kann und daher ein Elektromagnet wäh-controlled. As a result, flows through the Zener diode 17 and 60 tes can take place and therefore an electromagnet selects

die steuerbare Diode 18 ein Entladestrom, der über rend der ganzen Periodendauer erregt sein kann, istthe controllable diode 18 is a discharge current which can be excited over the entire period rend

den Zündtransformator 19 einen Zündimpuls er- es bei anderen Schaltungen erforderlich zu gewährlei-the ignition transformer 19 an ignition pulse to ensure it is necessary in other circuits.

zeugt. Die Zenerspannung der Zenerdiode 17 ge- sten, daß nur im zulässigen Steuerbereich jedes steu-testifies. The Zener voltage of the Zener diode 17 shows that each control is only in the permissible control range.

währleistet, daß nach dem Entladen des Zündkon- erbaren Gleichrichterelementes der zugehörige ma-ensures that after the discharge of the ignition converterable rectifier element, the associated ma

densators 11 die steuerbare Diode 18 wieder stromlos 65 gnetfeldabhängige Widerstand durch Einwirkungcapacitors 11 the controllable diode 18 again currentless 65 gnetfeld-dependent resistance by action

wird. An die Sekundärwicklung des Impulstransfor- eines feststehenden Magnetfeldes eine Widerstandser-will. A resistance sensor is attached to the secondary winding of the pulse transformer of a fixed magnetic field.

mators 19 wird über eine Diode 23 der Steuerkreis höhung erfährt.mators 19 is experienced via a diode 23 of the control circuit increase.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 are also attached to the rotating part and claims are located at least temporarily in the area of a stationary magnetic field, c- For controlling gas discharge tubes or science

1. Control device for rectifier elements, 5 mutrelays, the conductivity of which varies according to the the intensity of a magnetic field angeord- changes on a rotating machine part, it is from the net are known using magnetic field-dependent German Auslegeschrift 1 181 798, a ger resistors, which also rotate on the magnetic circuit made up of two magnetic metal sockets the part are attached and at least time to form, each forming an air gap so that wise in the area of a stationary magnetic field io the relay when passing through this interruption of the located, characterized in that the magnetic control circuit are opened. This the magnetic field-dependent resistors (2) ent- arrangement is not, however, for controlling tax-speaking the number of rotating rectifier elements that can be controlled one after the other Rectifier elements on the circumference of the rotating are suitable, in which, if through them z. B. the Errerenden Part (disc 1) arranged distributed 15 generation is to be controlled by synchronous machines, are that dependent on a rapid change in the control angle for each during a period AC supply voltage from a magnetic field away from the operating states of the synchronous machine pending resistance (2) must be carried out circumferentially.

part of a group of fixedly arranged elec- The object of the invention is to create a

tromagnete (6, 7) is provided and that the Spu- 20 control device for rotating rectifier elements (7) This electromagnet is one of a selection that has an almost inertia-free ignition angle adjustment are downstream, which are only guaranteed in each case. The new consists of inventions Electromagnet of each group depends on the fact that the magnetic field-dependent undesired ignition angle of the associated equations corresponding to the number of elements to be arranged one after the other excited. 25 controlling rectifier elements on the circumference of the

2. Control device according to claim 1, characterized in that the animal part is distributed that indicates that in each case one electromagnet for each period of the alternating feed choppers Group during a period of supply from a magnetic field-dependent resistor voltage is constantly excited and that each extensive part passed through a fixed group Gnetfeld-dependent resistance is provided on a pulse-30 arranged electromagnet and that Voltage source is, the pulses of which are connected downstream of the coils of these electromagnets of a selection-specific phase angle of the supply voltage circuit, each of which is only one of the rectifier elements to be controlled, electromagnets in each group begin depending on the and their pulse duration is dependent on the desired ignition angle of the · associated semiconductor permissible Control area of the rectifier elements. 35 elements excited.

3. Control device according to claim 2, characterized in an exemplary embodiment for the arrangement of the characterized in that as a pulse voltage source magnetic field-dependent resistors and the Elektroein Capacitor (11) is provided, which is via magnets in the F i g. 1 a and 1 b m two cuts a rectifier (12) to a power supply voltage shown. On the rotating part of the concerned tion of the rectifier elements synchronous change 40 machine, a disk 1 is attached, the edge of which on the Selspannungsquelle (9, 10) is bent with a certain pre-outer circumference in the axial direction. given phase position compared to the Speisespan- "At this edge are the" magnet field-dependent connection is connected. Resistors 2 attached to the circumference distributed. Between

4. Control device according to claim 2, characterized in that two magnetic field-dependent resistors 2 each see characterized in that the ignition voltage source 45 are tooth-shaped protrusions 3, which the (24, 25) form a pulse lengthening stage according to the conclusion of the magnetic field. the is switched. Gaps between the tooth-shaped elevations

5. Control device according to claim 1, characterized hangings 3 and the magnetic field-dependent resistors indicates that. the fixed one, the elec _r . . the 2 are filled with casting resin compound 4. The part (5) carrying the ring magnets at several angles 50 of the disk 1 can be fixed from one of the fixed positions. Machine part mounted ring 5 with U-shaped

Surrounding cross-section, on the inner part of which

Teeth 6 for guiding the magnetic flux are located. Coils 7 are built into the tooth gaps.

: 55 sets through which each individual: Tooth6 magnetizes

can be. In Fig. 1 b are .die magnetizable teeth 6 distributed at regular intervals on the circumference of the ring 5. You can also non-linearly

It is especially important for the excitation of synchronous machines to be arranged in order to provide a better control option machines and to create contactless commutation of 60 of the ignition angle.

DC machines known, controllable DC- Another embodiment for the arrangement

Judge elements on the rotating part of a gauge, the magnetic field-dependent resistances is in the machine to arrange so a mechanical grain F i g. 2 a and 2 b also dargemutator in two sections or to be able to save slip rings. represents. As can be seen from Fig. 2a, the ma-

The invention relates to a control device 65 magnetic inference for the magnetic field tungsten for rectifier elements that flow into a rotation-dependent resistor 2 in Renden machine part are arranged under a plane containing the machine axis. Broadcast magnetic field-dependent resistances, which probably contain the disk 1 and the ring 5 in