DE1588991A1 - Electronic device for regulating a direct current - Google Patents
Electronic device for regulating a direct currentInfo
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Description
ATELIERS DE COiTSTRUCTIOIi ü ELECTRIQUES
DS OilARLEROI (ACEC)ATELIERS DE COiTSTRUCTIOIi ü ELECTRIQUES
DS OilARLEROI (ACEC)
25, Avenue de 1!Astronomie25, avenue de 1 ! astronomy
Saint-Josse-ten-Hoode (Brüssel) / Belgien Saint-Josse-ten-Hoode (Brussels l) / Belgium
Elektronische Vorrichtung zur Regelung eines GleichstromsElectronic device for regulating a direct current
Die Erfindung "betrifft die Vorrichtungen zur Regelung oines von einer Spannungsquelle mit fester Spannung
einem induktiven Nutzkreis gelieferten Gleichstroms durch
intermittierende Anlegung dieser Spannung an den ITutzkreis
mit Hilfe eines elektronischen Schalters, welcher z.B. mit einer konstanten Sehliessungsfrequenz und einer regelbaren
Schliessungsdauer arbeitet. Derartige Vorrichtungen finden
insbes, ihre Anwendung bei der Regelung der Drehzahl vonThe invention "relates to the devices for regulating a direct current supplied by a voltage source with a fixed voltage to an inductive useful circuit
intermittent application of this voltage to the utility circuit with the help of an electronic switch, which works, for example, with a constant closing frequency and a controllable closing duration. Such devices find especial, their application in the control of the speed of
O098U/O276O098U / O276
.. 2 - ■ ΙΟ- - '-ν ^ I.. 2 - ■ ΙΟ- - '-ν ^ I
Elektromotoren,, insbes. Bahnmotoren, da so die in den üblichen Regelwiderständen entstehenden Verluste vermieden werden, wobei ausserdem derartige Vorrichtungen leicht zu steuern sind.Electric motors, especially rail motors, as the usual ones Losses arising from variable resistors can be avoided, with in addition, such devices are easy to control.
Ss sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei welchen gesteuerte Halbleiter, sogen. Thyristoren, benutzt werden, von denen der eine zur Schliessung des Stromkreises dient und z.B. in den nicht leitenden Zustand durch Anlegung eines entgegengesetzten Stroms versetzt wird, welcher z.B. von einem Kondensator mittels eines anderen, Loschthyristor genannten Thyristors geliefert wird.Ss such devices are known in which controlled semiconductors, so-called. Thyristors one of which is used to close the circuit and e.g. in the non-conductive state by applying an opposite current is displaced, which e.g. from a capacitor by means of another, quenching thyristor called thyristor is supplied.
P Die erfindungsgemässe Vorrichtung beruht aufP The device according to the invention is based on
dem gleichen Prinzip, sie besitzt jedoch infolge ihrer Ausbildung gegenüber den bekannten Systemen erhebliche Vorteile. Die Thyristoren, mit denen sie versehen ist, brauchen nur geringe Sperrspannungen auszuhalten. Es kann ohne Schwierigkeiten eine grosse Zahl in Reihenschaltung benutzt werden. Die Loschstrome der Thyristoren ändern sich stetig und in begrenzter Weise, und nicht plötzlich, wie bei den bekannten Vorrichtungen. Die Spannung an den Klemmen des Nutzkreises übersteigt niemals die der Speisequelle. Die Reihenfolge der Entsperrung der Schliessunga- und Loschthyristoren ist beliebig. Schliesslich ist die Schaltung sehr einfach und benutzt nur eine geringe Zahl von Bauteilen.the same principle, but she has because of her training considerable advantages over the known systems. The thyristors with which it is provided only need small ones Withstand reverse voltages. A large number can be used in series without difficulty. The Loschstroms of the thyristors change continuously and in a limited way, and not suddenly, as in the known devices. the The voltage at the terminals of the useful circuit never exceeds that of the supply source. The sequence of unlocking the locking and quenching thyristors is arbitrary. Finally, the circuit is very simple and uses only a small number of Components.
Die erfindungsgemässe Regelvorrichtung furThe control device according to the invention for
Gleichstrom, welche dazu bestimmt ist, aus einer Spannungsquelle mit fester Spannung einen Nutzkreis zu speisen, welcher eine gewisse Selbstinduktion besitzt und durcheine Diode überbrückt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Anordnungen aufweist, deren jede wenigstens einen Thyristor und eine DiodeDirect current, which is intended to come from a voltage source to feed a useful circuit with a fixed voltage, which has a certain self-induction and is bridged by a diode is characterized in that it has two assemblies, each of which has at least one thyristor and one diode
009844/0 276009844/0 276
ORIGINAL INJECTEDORIGINAL INJECTED
- 3 - ι ο b J J J i- 3 - ι ο b J J J i
in Antiparallelechaltung enthalt, wobei die eine Anordnung in Beine mit der Speisequelle und die andere über einen Spannungsresonanzkreis parallel zu dem Nutzkreis geschaltet ist, wobei die Kathode des Thyristors oder der Thyristorgruppe einer jeden der beiden Anordnungen mit der Kathode der parallel zu dein Nutzkreie geschalteten Diode gemeinsam ist, wobei eine Steuerschaltung vorgesehen ist, welche abwechselnd die Thyristoren der beiden Anordnungen z.B. mit der gleichen Frequenz aber einer regelbaren zeitlichen Verschiebung entsperrt.in antiparallel connection, the one arrangement in Legs are connected to the supply source and the other is connected in parallel to the useful circuit via a voltage resonance circuit, wherein the cathode of the thyristor or the thyristor group of each of the two arrangements with the cathode of the parallel to your useful circles switched diode is common, wherein a control circuit is provided which alternately the thyristors of the unlocked both arrangements e.g. with the same frequency but with an adjustable time shift.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beisuielshalber .erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing.
tig. 1 zeigt die Schaltung einer Vorrichtung zur Regelung des einem Motor H von einer Gleichspannungsquelle S mit der Spannung U gelieferten Stroms. Ss ist angenommen, dass der Motor M eine genugende Selbstinduktion besitzt. Im Bedarfsfall kann mit ihm eine geeignete Spule in Reihe geschaltet werden. Er ist durch eine Diode D, überbrückt, welche das Weiterfliessen seines Stroms wahrend der Perioden der Unterbrechung der Speisung gestattet, wie dies an sich bekannt ist. In Reihe mit der Speisequelle ist eine Anordnung geschaltet, welche in Ant!parallelschaltung einen Thyristor ThI und eine Diode D1 enthalt» wahrend eine andere Anordnung, welche in Antiparallelschaltung einen thyristor Th2 und eine Diode D2 enthält, in Reihe mit einem durch eine Selbstinduktionsspule L und einen Kondensator C gebildeten Spannungsresonanzkreis geschaltet ist, wobei diese Kombination parallel zu dem Motor M und der Diode D, geschaltet ist. Eine Schaltung G zur Steuerung der Gitter der Thyristoren Th1 und Th, soll diese abwechselnd mit einer konstanten Frequenz τοη z.B. 300 Hz entsperren, jedoch mit einer tig. 1 shows the circuit of a device for regulating the current supplied to a motor H by a direct voltage source S with the voltage U. It is assumed that the motor M has sufficient self-induction. If necessary, a suitable coil can be connected in series with it. It is bridged by a diode D, which allows its current to continue flowing during the periods of interruption of the supply, as is known per se. An arrangement is connected in series with the supply source which, in antiparallel connection, contains a thyristor ThI and a diode D 1, while another arrangement, which in antiparallel connection contains a thyristor Th 2 and a diode D 2 , in series with one through a Self-induction coil L and a capacitor C formed voltage resonance circuit is connected, this combination being connected in parallel with the motor M and the diode D. A circuit G for controlling the grid of the thyristors Th 1 and Th, is to unlock them alternately with a constant frequency τοη, for example 300 Hz, but with one
0098^4/02760098 ^ 4/0276
regelbaren zeitlichen Verschiebung zwischen den beiden Thyristoren. adjustable time shift between the two thyristors.
Unter der Annahme, dass sich die SchaltungAssuming that the circuit
in Ruhe befindet und der Kondensator C nicht geladen ist, und wenn zu der Zeit t = 0 der Thyristor Th^ entsperrt wird, wird der Motor M von der Spannungsquelle S gespeist, wobei sich gleichzeitig über die Diode D2 in dem Schwingkreis I, C ein Strom i ausbildet, welcher folgender Differentialgleichung genügt:is at rest and the capacitor C is not charged, and if the thyristor Th ^ is unlocked at the time t = 0, the motor M is fed by the voltage source S, and at the same time via the diode D 2 in the resonant circuit I, C a current i forms which satisfies the following differential equation:
U « l|| + 3 J idt
welche auf die Formel gebracht werden kann:U «l || + 3 yrs
which can be reduced to the formula:
dtGerman
Die Integration dieser DifferentialgleichungThe integration of this differential equation
ergibt für i die Punktiongives the puncture for i
Der von der Spannungsquelle S gelieferte Strom i verläuft also zeitlich gemäss einem Sinusgesetz mit der Periode T = 2 π ^LC und erreicht seinen Höchstwert nach einer Viertelperiode, d.h. zu der Zeit t = -|- T^LC', worauf er wieder bis auf null abnimmt, er kann sich jedoch nicht umkehren, da der Thyristor Th2 gesperrt ist. Er behält also den Wert null während der auf den Zeitpunkt t = njLC folgenden Zeiten. Es ist zu bemerken, dass, wenn zuerst ein Steuerimpuls an den Thyristor Th2 angelegt worden wäre, nichts vor sich gegangen wäre, da dieser ja nicht gespeist war. Die Reihenfolge der Anlegung der Entsperrungsimpulse an die beiden Thyristoren ist also gleichgültig. Die Spannun,; Ε~ an den Klemmen des Kondensators C wird durch die Gleichung ausgedrückt:The current i supplied by the voltage source S thus runs in time according to a sine law with the period T = 2 π ^ LC and reaches its maximum value after a quarter period, ie at the time t = - | - T ^ LC ', whereupon it again up to zero decreases, but it cannot reverse because the thyristor Th 2 is blocked. It therefore retains the value zero during the times following the point in time t = njLC. It should be noted that if a control pulse had been applied to the thyristor Th 2 first, nothing would have happened since it was not fed. The order in which the unlocking pulses are applied to the two thyristors is therefore irrelevant. The tension; Ε ~ at the terminals of the capacitor C is expressed by the equation:
0098ΛΛ/02760098ΛΛ / 0276
ORIGINAL \i*ä-^UTcDORIGINAL \ i * ä - ^ UTcD
■- 5 - 1538991■ - 5 - 1538991
E„ = ·» j idt + A, worin A eine Konstante ist.E „= ·» j idt + A, where A is a constant.
G G y GG y jp _t t jp _t t
Hieraus ergibt sich: Eq _ 1 ü/j sin ηβ£\ +A = -Ucosr—=,+ A Zu dem Zeitpunkt t = ^ ^JQO hat der Strom in der Induktivität L seinen Höchstwert, wie bereits ausgeführt, und die Spannung an den Klemmen derselben ist null, so dass Eq = IJ, woraus sich ergibt: A=U.This results in: Eq _ 1 ü / j sin ηβ £ \ + A = -Ucosr - =, + A At the time t = ^ ^ JQO the current in the inductance L has its maximum value, as already explained, and the voltage on the terminals of the same is zero, so that Eq = IJ, from which it follows: A = U.
Die Spannung Eq verläuft also gemäss einem Kosinusgesetz und erreicht ihren Höchstwert 2U zu dem Zeitpunkt t = πΠΪΟ. In den nächsten Augenblicken bleibt die Spannung Eq auf diesem Wert, da Thg gesperrt ist. Dieser Zustand dauert bis zu dem Augenblick an, an welchem die Entsperrung von Thg beschlossen wird, d.h. bis zu dem Zeitpunkt tQ der Mg. 2, welche den zeitlichen Verlauf des Strom i, der Spannung EQ und der Spannung Ξ«, an den Klemmen des Motors darstellt. Der Kondensator C entlädt sich dann über Th^ und Th^ über die Spannungsquelle S und zwar bis zu einem Zeitpunkt t-, an welchem der in Pig. 1 und 2 mit if bezeichnete Strom in dem Schwingkreis den als konstant angenommenen Viert I«, des dem Motor M gelieferten Betriebsstroms erreicht. Während des Zeitraums ^0-^-ι ist nämlich der Thyristor Th- leitend, sein Strom, welcher gleich Ijj-i1 ist, nimmt jedoch stetig bis zu dem Wert null ab, welchen er zu dem Zeitpunkt i^ erreicht, an welchem I^ gleich i1 ist. In den folgenden Augenulicken fliesst der S-fcrom i1 - IM über die Diode D.J. Der Thyristor Th^ leitet nicht mehr, und ausserdem liegt an seinen Klemmen der Spannungsabfall der Diode D^ in der Durchlassrichtung. Er ist gesperrt und bleibt es bis zu dein nächsten Ents;: errungszyklus. Von dem Zeitpunkt tQ an nimmt die Spannung an den Klemmen des sich entladenden Kondensators C ab, während der Strom i1 weiter in der in Pig. 2 dargestelltenThe voltage Eq thus runs according to a cosine law and reaches its maximum value 2U at the time t = πΠΪΟ. The voltage Eq remains at this value for the next few moments because Thg is blocked. This state continues until the moment at which the unlocking is decided by Thg, ie up to the time t Q of Mg. 2, which i the time course of the current, the voltage E Q and the voltage Ξ 'to the Represents jamming of the motor. The capacitor C then discharges via Th ^ and Th ^ via the voltage source S and up to a point in time t-, at which the in Pig. 1 and 2 , the current denoted i f in the resonant circuit reaches the fourth I ″ of the operating current supplied to the motor M, which is assumed to be constant. During the period ^ 0 - ^ - ι the thyristor Th- is conductive, but its current, which is equal to Ijj-i 1 , decreases steadily to the value zero, which it reaches at the time i ^ at which I ^ is equal to i 1 . In the following moments the S-fcrom i 1 - I M flows through the diode DJ. The thyristor Th ^ no longer conducts, and in addition, the voltage drop of the diode D ^ in the forward direction is at its terminals. It is locked and will remain so until your next Ents ;: acquisition cycle. From the time t Q on, the voltage at the terminals of the discharging capacitor C decreases, while the current i 1 continues in Pig. 2 shown
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Weise bis zu dem Zeitpunkt tg verläuft, an · olcLern er v.uf Ccn T..r-:rt Ijj des Stroms des Motors fällt, welcher inszwichen von dem Schwingkreis geliefert wurde. Ton dem Zeitpunkt tg an hält sich der Strom i1 auf dem von dem Motor vorgegebenen Wert 1^· Durch den diesen Strom liefernden Schwingkreis fliesst also ein konstanter Strom, woraus sich ergibt, dass die Spannung an den Klemmen der Induktivität L null ist, und dass die Spannung an den Klemmen des Kondensator, welche zu dem Zeitpunkt t« einen Wert u erreicht hatte, weiter linear bis zu einem Zeitpunkt t, abnimmt, an welchem sie den Wert null erreicht. Während des Zeitraums zwischen t2 und t~ ist die alleinige dem Motor von dem Schwingkreis gelieferte Spannung die des Kondensators, so dass die Spannung EM an den Klemmen des Motors, welche konstant war, plötzlich zu dem Zeitpunkt tg auf den Wert u abfällt und nun gemäss dem gleichen linearen Gesetz bis auf null abnimmt, wie die Spannung an den Klemmen des Kondensators. Zu dem Zeitpunkt t, ist also die Spannung an den Klemmen des Motors null, so dass dieser kurzgeschlossen ist. Die Diode D,, welche vorher durch eine Sperrspannung polarisiert war, ist jetzt in der lage, einen Strom zu führen. Ton dem Zeitpunkt t~ wird nun die Induktivität L von einem Strom durchflossen, welcher ursprünglich den Wert I^ hat und über die Diode D, fliessen kann, da der diese durchfliesεende Strom I^ - i1 ist, welcher in der Durchlassrichtung der Diode gerichtet ist. Der Strom i1, welcher die Induktivität des Schwingkreises L,C erregte, dessen Kondear sator entladen wurde, beginnt daher eine Schwingung gemäss einer Kosinusfunktion mit der Amplitude IM, während die Spannung des Kondensators gemäss einer Sinusfunktion verläuft· Zu einem Zeitpunkt t. kehrt sich der Strom if um und fliesst weiter überIf it runs until the point in time tg, it oozes from Ccn T .. r -: rt Ijj of the current of the motor which has meanwhile been supplied by the oscillating circuit. At the point in time t g on, the current i 1 remains at the value 1 ^ given by the motor. Thus, a constant current flows through the oscillating circuit supplying this current, which means that the voltage at the terminals of the inductance L is zero, and that the voltage at the terminals of the capacitor, which at the time t «had reached a value u, continues to decrease linearly until a time t1, at which it reaches the value zero. During the period between t 2 and t ~, the only voltage supplied to the motor by the resonant circuit is that of the capacitor, so that the voltage EM at the terminals of the motor, which was constant, suddenly drops to the value u at the time tg and now decreases to zero according to the same linear law as the voltage at the terminals of the capacitor. At the time t, the voltage at the terminals of the motor is zero, so that it is short-circuited. The diode D ,, which was previously polarized by a reverse voltage, is now able to carry a current. At the time t ~, a current flows through the inductance L, which originally has the value I ^ and can flow through the diode D, since the current flowing through it is I ^ - i 1 , which is directed in the forward direction of the diode is. The current i 1 , which excited the inductance of the resonant circuit L, C, whose capacitor was discharged, therefore begins an oscillation according to a cosine function with the amplitude I M , while the voltage of the capacitor runs according to a sine function · At a time t. the current i f is reversed and continues to flow over
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
-7- 158399-7- 158399
D,, während er über den Thyristor Th2 in der Sperrichtung fließt, so dass dieser Thyristor allmählich auf den nichtleitenden Zustand gebracht wird, worauf der Strom weiter über die Diode D2 fliesst, wahrend die Spannung an de η Klemmen des Kondensators, welche zu dem Zeitpunkt t, einen Höchstwert -en erreicht hatte,D ,, while it flows through the thyristor Th 2 in the reverse direction, so that this thyristor is gradually brought to the non-conductive state, whereupon the current continues to flow through the diode D 2 , while the voltage at the terminals of the capacitor, which to at time t, had reached a maximum value -e n ,
*r C* r C
sich zu dem dem Höchstwert von i* entsprechenden Zeitpunkt te umkehrt und wieder zunimmt, um ihren Höchstwert e„ zu dem Zeitpunkt tg zu erreichten, in welchem der Strom i1 null wird· In den auf tg folgenden Zeiten bleibt der Kondensator auf die Spannung e_ aufgeladen, und der Strom i1 bleibt gleich null, dareverses at the point in time te corresponding to the maximum value of i * and increases again in order to reach its maximum value e "at the point in time tg, at which the current i 1 becomes zero · In the times following tg, the capacitor remains at the voltage e_ charged, and the current i 1 remains equal to zero, there
2 wieder nichtleitend geworden ist. Während des Betriebes beginnt also die Spannung Ec nicht mit null, sondern mit e , so dass ihr Höchstwert nicht 2 U sondern 2 U -e erreicht. Die Schaltung arbeitet trotzdem richtig, wenn ihre Konstanten entsprechend gewählt wurden. In der Praxis richtet man es im allgemeinen so ein, dass der obige Strom i einen Höchstwert hat, welcher gleich dem Doppelten des Stromhöch?tverts IM ist. 2 has become non-conductive again. During operation, the voltage E c does not begin with zero but with e, so that its maximum value does not reach 2 U but 2 U -e. The circuit still works correctly if its constants are chosen accordingly. In practice, it is generally arranged so that the above current i has a maximum value which is equal to twice the maximum current invert I M.
Uwi zu vermeiden, dass sich der Kondensator C auf die Restspannung e aufladt, kann die Diode D2 durch einen entsprechend gesteuerten Thyristor ersetzt werden.In order to avoid that the capacitor C is charged to the residual voltage e, the diode D 2 can be replaced by a correspondingly controlled thyristor.
Man sieht, dass bei der obigen Yorrich-It can be seen that in the above Yorrich
tung die LöscKstrome der Thyristoren allmählich und in begrenzter Weise angelegt werden, was sie gegen Zerstörungen schützt, welche bei den bekannten Systemen auftreten können, bei welchen diese Strome plötzlich angelegt werden und nicht beherrscht werden können. Ferner sieht man, dass die Spannung an den Klemmen dee Hotors H niemals die Spannung U der Spannungsquelle S übersteigen kann, da, wenn die Spannung des Schwingkreises grosser als V ist, sie einen Strom erzeugt, welcher sich über dietion, the release currents of the thyristors can be applied gradually and in a limited manner, which protects them against damage that can occur in the known systems in which these currents are suddenly applied and cannot be controlled. It can also be seen that the voltage at the terminals dee Hotors H can never exceed the voltage U of the voltage source S, since if the voltage of the resonant circuit is greater than V , it generates a current which is spread over the
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Spannungsquelle S durch die Diode D1 schliesst. Schliesslicli braucht jeder Thyristor, welcher durch eine antiparallel geschaltete Diode überbrückt ist, als Sperrspannung stets nur den Spannungsabfall an den Klemmen der Diode in der Durchlassrichtung auszuhalten, und die Schaltung kann leicht für hohe Spannungen bemessen werden, wofür es genügt, die erforderliche Zahl von Thyristoren in Reihe zu schalten, deren jeder durch eine antiparallel geschaltete Diode überbrückt ist. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Spannungsquelle S in Form einer Batterie dargestellt, es ist jedoch selbstverständlich, dass, falls diese Spannungsquelle durch den Fahrdraht einer Bahnstrecke gebildet wird, ein entsprechender Filter vorgesehen werden muss.Voltage source S through diode D 1 closes. After all, every thyristor that is bridged by a diode connected in anti-parallel only has to withstand the voltage drop at the terminals of the diode in the forward direction as reverse voltage, and the circuit can easily be dimensioned for high voltages, for which it is sufficient to have the required number of thyristors to be connected in series, each of which is bridged by an anti-parallel diode. In the above exemplary embodiment, the voltage source S is shown in the form of a battery, but it goes without saying that if this voltage source is formed by the contact wire of a railway line, a corresponding filter must be provided.
Pig. 3 und 4 betreffen eine verbesserte Ausführungsabwandlung der Erfindung, welche ihre Anwendung in dem folgenden Pail findet: Wenn aus irgendeinem Grunde der Ankerstrom des Motors in dem Stromkreis der parallel geschalteten Diode wahrend der Perioden null wird, während welcher keine Speisung durch die Gleiehsüannungsquelle erfolgt·, lädt die elektromotorische Kraft des als Generator arbeiten! en Motors den Kondensator des Schwingkreises, wodurch eine gegenelektromotorische Kraft in den Speisekreis der Gleichspannungsquelle eingeführt wird, was die Sperrung des oder der Thyristoren verhindern kann, welche der mit ihr in Reihe geschalteten Anordnung angehören.Pig. 3 and 4 relate to an improved embodiment modification of the invention, which shows its application in the the following pail finds: If for some reason the armature current of the motor is in the circuit of the parallel connected The diode becomes zero during the periods during which there is no power supply from the DC voltage source, charges the electromotive force of the work as a generator! en motor the capacitor of the resonant circuit, creating a counter electromotive Force is introduced into the supply circuit of the DC voltage source, which blocks the thyristor or thyristors can prevent which belong to the arrangement connected in series with it.
Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, dass erfindungsgemäss eine Diode in Reihe mit der durch den Nutzkreis und die parallel zu diesem geschaltete Diode gebildeten Anordnung geschaltet wird, wie dies in Pig. 3 dargestellt ist,This disadvantage is avoided in that, according to the invention, a diode is in series with that through the useful circuit and the arrangement formed in parallel with this diode is connected, as in Pig. 3 is shown,
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Fig» 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der verschiedenen elektri-Fig »4 shows the time course of the various electrical
sehen Grossen· Bis zu dem Zeitpunkt t, verlaufen alle Vorgänge wie in dem Fall der Vorrichtung der Fig. 1. Von diesem Augenblick an, an welchem der Strom i1 null wird, kann er sich infolge des Vorhandenseins der zusätzlichen Diode D. nicht mehr umkehren und bleibt null. Die Spannung an den Klemmen des Kondensators behält den Wert -ec, und der Thyristor Th« kehrt in den Sperrzustand zurück. Hieraus ergibt sich, dass während des Betriebes bei jeder neuen Entsperrung von Th- die Spannung an den Klemmen des Kondensators nicht mehr von null ausgeht, sondern von -e0, und dass ihr Höchstwert 2U +e anstatt 2TJ erreicht. Dies ist das Gegenteil von dem, was in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 erfolgte, in welcher die Ladung mit einer Restspannung an dem Kondensator mit gleichem Zeichen begann, so dass aus Sicherheitsgründen die Konstanten des Schwingkreises so gewählt werden mussten,, dass für den Höchstwert des Motorstroms äie Ströme i und i* Höchstwerte haben, welche das Doppelte dieses Höchstwerts betragen. Je kleiner der von dem Motor aufgenommene Strom ist, umso grosser waren i und i1. Wenn insbes, Ijjj null ist, betrugen die Höchstwerte von i und i1 das Dreifache des Höchstwertes von 1^. Man erhält hier mit den gleichen Sperrbedingungen für die Thyristoren Werte, welche nur ein Drittel betragen. Die Strombeanspruchungen der Thyristoren sind also herabgesetzt. Die Spannungsbeanspruchungen sind dagegen erhöht. Der Vorteil ist also insbes. in Anlagen mit starkem Strom und niedriger Spannung fühlbar, bei welchen eine Begrenzung nicht nur durch die Amplitude des Stroms sondern auch durch die zeitliche Anfangsänderung desselben auftritt. Dieser Vorteil tritt ***** zu dem verfolgten Zweck hinzu, welcher darinsee Great · Up to the time t, extend all the operations as in the case of the apparatus of Fig. 1. is From this moment, at which the current i 1 is zero, it may be due to the presence of the additional diode D. no longer reverse and stay zero. The voltage at the terminals of the capacitor retains the value -e c , and the thyristor Th «returns to the blocking state. From this it follows that with each new unlocking of Th- the voltage at the terminals of the capacitor no longer starts from zero, but from -e 0 , and that its maximum value reaches 2U + e instead of 2TJ. This is the opposite of what took place in the device according to FIG. 1, in which the charge began with a residual voltage on the capacitor with the same symbol, so that for safety reasons the constants of the resonant circuit had to be chosen so that for the maximum value of the motor current aie currents i and i * have maximum values which are twice this maximum value. The smaller the current consumed by the motor, the greater were i and i 1 . In particular, when Ijjj is zero, the maximum values of i and i 1 were three times the maximum value of 1 ^. With the same blocking conditions for the thyristors, values are obtained here which are only one third. The current loads on the thyristors are therefore reduced. In contrast, the tension loads are increased. The advantage is particularly noticeable in systems with high current and low voltage, in which a limitation occurs not only through the amplitude of the current but also through the initial change over time. This advantage is added to the purpose pursued, which therein
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besteht, die Aufladung des Kondensators C durch den als Generator arbeitenden Motor M zu verhindern, was offenbar durch die Hinzufügung der Diode D. erreicht v/ird.exists to prevent the charging of the capacitor C by the motor M working as a generator, which is evidently caused by the Addition of the diode D. achieves v / ird.
Pig. 5 und 6 betreffen eine andere verbesserte AulführuA«sal Wandlung der Erfindung.Pig. 5 and 6 relate to another improved one Introduction to the transformation of the invention.
Die Vorrichtung geiuass Pl*. 1 besitzt den Nachteil, dass die Lade- und Entladeströme des Kondensators ces Schwingkreises von der von dem Hutzkreis aufgenommenen Stromstärke abhängen. Je geringer diese ist, umso hoher sind die Lade- und Entladestrome, und da zur Sicherstellung eines richtigen Arbeitens die Konstanten des Schwingkreises so gewählt werden müssen, dass für den Höchstwert des Stroms des Hutzkreises die Lade- und Entladestrome des Kondensators einen Höchstwert haben, welcher das Doppelte des Hutzstroms beträgt, sind die Thyristoren und Dioden Strombeanspruchungen ausgesetzt, welche die Möglichkeiten der Vorrichtung begrenzen.The device geiuass Pl *. 1 owns the Disadvantage that the charging and discharging currents of the capacitor ces resonant circuit depend on the current absorbed by the Hutzkreis. The lower this is, the higher it is the charging and discharging currents, and since the constants of the resonant circuit are chosen to ensure correct operation must be that for the maximum value of the current of the protective circuit the charging and discharging currents of the capacitor one Have a maximum value, which is twice the protective current, the thyristors and diodes are exposed to current loads, which limit the possibilities of the device.
Die in Pig. 5 dargestellte Vorrichtung vermeidet diesen Nachteil. Sie gestattet, die Lade- und Entladeströme des Kondensators von dem Nutzstrom unabhängig zu machen und hierdurch die Beanspruchungen der Halbleiter auf einen Kleinstwert zu bringen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Kondensator des Schwingkreises eine Anordnung geschaltet ist, welche in Reihe einen Widerstand und eine Diode aufweist, deren Durchlassrichtung dem Durchgang eines von der Speisequelle kommenden Stroms entgegengesetzt ist, wobei der > Wert des Widerstands vorzugsweise gleich dem kritischen Dämpfungswiderstand des Schwingkreises ist.The one in Pig. The device shown in FIG. 5 avoids this disadvantage. It allows the charging and discharging currents of the capacitor to make it independent of the useful current and thereby the stresses on the semiconductors on one Bring minimum value. It is characterized in that an arrangement parallel to the capacitor of the resonant circuit is connected, which has a resistor and a diode in series, the forward direction of which corresponds to the passage of one of the Supply source coming current is opposite, the> value of the resistance preferably equal to the critical damping resistance of the oscillating circuit.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist der Kondensator C durch eine Reihenschaltung mit einem Widerstand H undAs is apparent from Fig. 5, the capacitor C is by a series circuit with a resistor H and
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einer Diode Dc überbrückt, und diese Anordnung ist zu dem Motor M und der Diode D, parallel geschaltet. Die Durchlassrichtung der Diode De ist so gerichtet, dass sie den Durchgang eines von der Speisequelle S kommenden Stroms verhindert.a diode Dc bridged, and this arrangement is to the motor M and the diode D, connected in parallel. The forward direction of the diode De is directed so that it allows the passage of one of the supply source S prevents current coming.
Vie aus Pig· 6 hervorgeht, welche den zeitlichen Verlauf der verschiedenen elektrischen Grossen darstellt, ist die Spannung Ej1 an den Klemmen des Motors zu dem Zeitpunkt t, null, so dass der Motor kurzgeschlossen ist, so dass die Diode D,, welche bis dahin durch eine Sperrspannung polarisiert war, jetzt fähig ist, Strom zu fuhren, ebenso wie die Diode De. Ton dem Augenblick t~ an wird die Induktivität L von einem Strom durchflossen, welcher zu Beginn gleich Ig ist und über die Diode D, fliessen kann, da der diese durchfliessende Strom Ij1 - i1 ist, welcher in der Durchlassrichtung der Diode gerichtet ist. Der Strom i1, welcher die Induktivität des Schwingkreises erregte, dessen Kondensator entladen wurde, schliesst sich über zwei parallele Wege, von denen der eine durch den Kondensator 0 und der andere durch die Diode D1- und den Widerstand E gebildet wird. Unter Ausgang von dem Wert L, beginnt der Strom i1 eine gedampfte Schwingung, deren Yerlauf von dem Wert des Widerstands H abhangt. Wenn man diesem einen Wert gibt, welcher kleiner als ly/ü oder gleich diesem Wert ist, ist der Stromkreis aperiodisch, und i* streit nach null ohne die Richtung zu wechseln · Ebenso folgt die Spannung an den Klemmen des Kondensators, welche negativ geworden ist, einem aperiodischen Gesetz und strebt nach null, ohne die Polarität zu wechseln. Die Zeit, welche der Strom i* braucht, um zu null zu werden, ist am kleinsten, wenn R gleich dem kritischen Dämpfungswider-As can be seen from Pig · 6, which shows the time course of the various electrical quantities, the voltage Ej 1 at the terminals of the motor at the time t, is zero, so that the motor is short-circuited, so that the diode D ,, which to was polarized by a reverse voltage, is now able to carry current, just like the diode De. At the moment t ~ an, a current flows through the inductance L, which at the beginning is equal to Ig and can flow through the diode D, since the current flowing through it is Ij 1 - i 1 , which is directed in the forward direction of the diode . The current i 1 , which excited the inductance of the resonant circuit whose capacitor was discharged, closes via two parallel paths, one of which is formed by the capacitor 0 and the other by the diode D 1 - and the resistor E. Starting from the value L, the current i 1 begins a damped oscillation, the course of which depends on the value of the resistance H. If you give it a value that is smaller than ly / ü or equal to this value, the circuit is aperiodic, and i * disputes towards zero without changing direction. The voltage at the terminals of the capacitor, which has become negative, also follows , an aperiodic law and strives for zero without changing polarity. The time that the current i * needs to get to zero is the smallest when R is the critical damping resistance
1 VST stand des Kreises L, C ist, d.h. R = -χ /ττ· ^d. Beharrungszustand 1 VST stood in the circle L, C is, ie R = -χ / ττ · ^ d. Steady state
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geht die Spannung E. stets von null aus, und ihr Höchstwert erreicht 2 U. Die Ladung und Entladung des Kondensators C ist daher unabhängig von dem Wert des von dem Motor aufgenommenen Stroms Ipj und die Beanspruchungen der Thyristoren und Dioden sind am kleinsten. Die durch den Widerstand R eingeführten Energieverluste sind gering. Wenn R kleiner als -i V-κ oderthe voltage E. always starts from zero and its maximum value reaches 2 U. The charging and discharging of the capacitor C is therefore independent of the value of the current Ipj consumed by the motor and the stresses on the thyristors and diodes are smallest. The energy losses introduced by the resistor R are small. If R is less than -i V-κ or
gleich diesem Wert ist, beträgt die verbrauchte Leistung 2is equal to this value, the power consumed is 2
*■—-- f, worin f die Entsperrungsfrequenz der Thyristoren ist.* ■ —-- f, where f is the unlocking frequency of the thyristors is.
In dem vorliegenden Fall kann natürlich dieIn the present case, of course, the
Ψ Diode D. der Fig. 3 benutzt werden, ohne dass hierdurch die oben beschriebene Arbeitsweise verändert wird. Ψ Diode D. of FIG. 3 can be used without changing the mode of operation described above.
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ORiGiNAL !,W.'-cüTORiGiNAL!, W .'- cüT
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