DE1638037A1 - Schaltungsanordnung zur Verringerung von Erregungsstroemen in einem Transformator mit zwei gegeneinander verdrehbaren Wicklungen - Google Patents

Description

4501-68/Dr.ν.B/Bru
G.E. 21-11-1768 (P.M.Bailey)
US Serial No. 621,975
filed: March 9, 1967

General Electric Company, Schenectady, N.Y.(V.St.A.)

Schaltungsanordnung zur Verringerung von Erregungsströmen in einem Transformator mit zwei gegeneinander verdrehbaren Wicklungen

Bei manchen industriellen Anlagen werden Rückkopplungs- oder Rückmeldungssignale mittels eines Meßfühlers, z.B. eines Thermistors oder dgl. erzeugt, welcher in der Nähe einer zu überwachenden Vorrichtung, z.B. eines elektrischen Bauelementes, angeordnet ist. Der Thermistor oder dgl. ist dabei an eine Wicklung eines Drehtransformators angeschlossen, dessen andere Wicklung in einen RUckkopplungskreis geschaltet ist. Änderungen der Impedanz des Thermistors werden über die erste Wicklung des Transformators auf die zweite Wicklung übertragen. An der zweiten Wicklung des Transformators liegt eine Erregungsspannung, um ein RUckkopplungssignal zu erzeugen, das durch einen Fehler-

109852/0257

verstärker mit einem Bezugssignal verglichen werden kann. Wegen den einer Transformatorwicklung naturgemäss anhaftenden Eigenschaften war angenommen worden, daß der Erregungsstrom verhältnismässig groß sein muß, um ein ausreichendes Rückkopplungssignal zu erzeugen, wenn man nicht den Luftspalt zwischen den beiden Wicklungen sehr klein macht, was jedoch eine sehr genaue Bearbeitung durch Präzisionswerkzeugmaschinen erforderlich macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Grosse des Erregungsstromes herabzusetzen, ohne den zwischen den Windungen wirksamen Luftspalt des Transformators zu verkleinern.

Diese Aufgabe wird gemüse der Erfindung dadurch gelöst, daß im Stromkreis mindestens einer Wicklung des Transformators eine Reaktanz verwendet wird. Durch diese Reaktanz ergibt sich unter normalen Betriebsbedingungen ein Resonanzzustand, wodurch der für den Transformator erforderliche Srregungsstrom herabgesetzt wird.

Die Erfindung wird in Anwendung auf einen Steuerkreis für einen elektrische Heizvorrichtung in Verbindung mit der einzigen Figur der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung ent-

109852/0267

hält eine Temperatursteuerbrücke mit einem Bezugsteil 9* in dem sich ein Pestwiderstand 15 und ein veränderlicher Widerstand 17 befinden, die einen Spannungsteiler bilden, dessen Ausgangsklemme 19 mit der Anode einer Diode 23 verbunden ist. Der Bezugsteil 9 ist über Eingangsklemmen 11, 45 mit einer nicht dargestellten Gleich- oder Wechselspannungsquelle verbunden. Die Kathode der Diode 23 ist mit einer Eingangsklemme 25 (| eines Verstärkers 27 sowie mit einem Filterkondensator 13 verbunden. Ausser dem Bezugsteil 9 enthält die Brücke einen Rückkopplungsteil 10 mit Klemmen 30, 45* die an eine nicht dargestellte WechselSpannungsquelle angeschlossen ist, die eine Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 2 und 5 kHz liefert. Wenn der Bezugsteil 9 mit Wechselspannung gespeist werden soll, kann die gleiche Spannungsquelle für den Bezugsteil 9 und den Rückkopplungsteil 10 verwendet werden.

Der Rückkopplungsteil 10 enthält einen Spannungsteiler „ " mit zwei ohmschen Zweigen, die an einem Punkt 35 miteinander verbunden sind, welcher an eine Klemme eines Kondensators 37 angeschlossen ist. Der mit der Klemme 30 verbundene Zweig des Spannungsteilers enthält einen veränderbaren Widerstand 31 und einen Festwiderstand 33» während der andere Zweig des Spannungsteilers eine ruhende Wicklung 39 eines Drehtransformators 41 enthält, der eine Reaktanz, z.B. ein Kondensator 43, parallel geschaltet 1st.

109852/0257

Die Klemme 45 ist mit der zweiten Eingangsklemme 57 des Verstärkers 27 über einen Widerstand 53 verbunden, dem ein Kondensator 55 parallel geschaltet ist. Die mit dem Verstärker-.eingang verbundene Klemme des Kondensators 55 ist über einen Widerstand 59 an die Kathode einer Diode 47 angeschlossen, deren Anode mit dem Kondensator 37 verbunden ist. Mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 47 und dem Kondensator 37 . ist eine Klemme eines Kondensators 49 verbunden, dessen andere Klemme eine Klemme 45 angeschlossen ist. Parallel zum Kondensator 49 liegt eine Drossel 51· Der Ausgang 61 des Verstärkers 27 ist mit einer Leistungssteuerschaltung 63 verbunden, die Leistung an ein nicht dargestelltes Heizelement liefert. Mit den Klemmen 65, 67 einer drehbaren Wicklung 69 des Transformators 41 ist ein Thermistor 66 verbunden.

Wenn an die Klemmen 11,45 des Bezugsteiles 9 der Temperaturregelbrüeke eine Spannung angelegt wird, wirken die Widerstände I5, 17 als Spannungsteiler und der Punkt 19 nimmt eine bestimmte Spannung bezüglich der Klemme 45 an. Diese Spannung , deren Größe mittels des Widerstandes I7 einstellbar ist, gelangt über die Diode 23 siur Eingangsklemme 25 des Verstärkers 27. Der Schaltungspunkt 19 ist ausserdem mit einer Ausgangsleitung 20 verbunden, wenn der Bezugsteil 9 in Verbindung mit mehr als einem Rückkopplungsteil verwendet werden soll.

109852/0257

Die Wechselspannung zwischen den Klemmen jJO und 45 lässt am Punkt 35 eine bestimmte Spannung auftreten. Die Drehwicklung 69 des Transformators 41, der der Thermistor 66 parallel geschaltet ist, verursacht bei jeder Temperaturänderung eine Änderung der Impedanz der ruhenden Wicklung 39 des Transformators. Die Impedanzänderungen der ruhenden Wicklung 39 ändern die Spannung am Punkt 35 und damit die Grosse des der Ein- _Λ gangsklemme 57 des Verstärkers 27 zugefiihrten Signals.

Zur Verringerung des für die Erregung des Transformators erforderlichen Stromes wird der Wert des Kondensators 43 so gewählt, daß die kapazitive Reaktanz des Kondensators die induktive Reaktanz der Wicklungen des Transformators 41 kompensiert. Dieses "Herausstimmen" der Reaktanz gewährleistet, daß die Widerstandsänderungen des Thermistors 46 den größtmöglichen Einfluß auf die Signaländerungen am Punkt 35 bei gleichzeitig minimalen Erregungsströmen haben, ohne daß hierfür eine Verklei- f nerung des zwischen den Windungen wirksamen Luftspaltes erforderlich ist. Die Kondensatoren 37, 49 und die Drossel 5I bilden ein Eingangsfilter, das die Aufnahme von niederfrequenten Streuströmen verhindert, die auftreten können, wenn der Drehtransformator 41 innerhalb des nicht dargestellten Heizelementes angeordnet ist.

Die Diode 47 ist erforderlich, um das vom Rückkopplungs-109852/0257

teil 10 erzeugte Signal gleichzurichten. Die Diode 23 erfüllt dieselbe Aufgabe, wenn der Bezugsteil 9 mit einer Wechselspannung gespeist wird, sie dient jedoch ausserdem zur Temperaturkompensation , auch wenn der Bezugsteil 9 mit Gleichspannung gespeist,wird, so daß die Symmetrie des Bezugsteiles 9 und des Rückkopplungsteiles 10 auch bei Schwankungen der Umgebungstemperatur erhalten bleibt. Der veränderbare V/iderstand 17 im Bezugsteil 9 der Brückenschaltung ermöglicht eine Einstellung der Temperatur, wenn einer oder mehrere Rückkopplungsteile 10 zusammengeschaltet sind, so daß eine gemeinsame Temperaturregelung für mehrere Temperatursteuerschaltungen möglich ist. Der veränderbare Widerstand 31 dient dann zur Individuellen Einstellung der zugehörigen Heizvorrichtung, so daß die verschiedenen Heizvorrichtungen der Gesamtanlage , z.B. auf den gleichen Temperaturwert abgeglichen werden können.

109852/0257

Claims (4)

1. -7-Patentansprüche

   flJ Schaltungsanordnung zur Verringerung von Erregungsströmen in einem Transformator mit zwei gegeneinander verdrehbaren Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transformator (41) eine Reaktanzanordnung (43) zugeordnet ist. -
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 die Reaktanzanordnung einen Kondensator (43) enthält, der einer Wicklung (39) des Transformators parallelgeschaltet ist.
3. 3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des Kondensators so bemessen ist, daß unter normalen Arbeitsbedingungen der Schaltungsanordnung Resonanz eintritt. I
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Fehlersignales, das die einer elektrischen Einrichtung zugeführte elektrische Leistung steuert, dad urch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Fehlerverstärker (27) enthält, dessen einer Eingang durch einen Bezugsteil (9) mit einem Bezugs-

   109852/0257

   signal gespeist ist, einen den Transformator (41) enthaltenden "ückkopplungsteil (10) zur Erzeugung eines einem zweiten Eingang (57) des Verstärkers (27) zugeführten Rückköpplungssignals, und ein mit 4er zweiten Wicklung (69) in Reihe geschaltetes und in der Nähe der elektrischen Einrichtung angeordnetes Bauteil (66) veränderlicher Impedanz, deren Grosse von einem zu regelnden Betriebszustand der elektrischen Einrichtung abhängt.

   109852/0257