DE1811894A1

DE1811894A1 - Anlage zum Erzeugen hochfrequenter Spannung

Info

Publication number: DE1811894A1
Application number: DE19681811894
Authority: DE
Inventors: Landis James P
Original assignee: Pillar Corp
Current assignee: Pillar Corp
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1968-11-29
Publication date: 1970-04-16
Also published as: FR2019164A1; GB1255789A; NL6914748A; US3566243A; JPS508221B1

Description

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Pillar Corporation München, 27-November 1968

(Anwaltsakte M-4^7)

Anlage zum Erzeugen hochfrequenter Spannung

Die Erfindung betrifft eine ruhende Anlage zum Erzeugen einer

' steuerbaren Hochfrequenz-Wechselspannung. Insbesondere soll die Erzeugung und Steuerung der Frequenz die Anlage zur Verwendung bei der Induktionserhitzung und ähnlichen Verfahren geeignet machen. Die Stromerzeugung findet in einem Frequenzbereich statt, : wie er von Motorgeneratorsätzen üblicherweise erzeugt wird, im \ Gegensatz zu höheren Frequenzen für die Nachrichtenübertragung.

! Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung bezieht sich vorwiegend auf eine Anlage für die Induktionserwärmung. Trotzdem ist die Anwendung auf dieses Gebiet nicht beschränkt, und andere Anwendungsgebiete werden kurz gestreift.

Spulen zur Induktionserhitzung sind durch sehr niedrige Leistungsfaktoren gekennzeichnet. So betragen Üblicherweise die Leistunge-

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j f aktoren C, O^ bis 0,p, da die ideale magnetische Kopplung mit dem I Werkstück: schwierig ist. Infolgedessen werden in bekannter V/eise I zur Verbesserung des Leistungsfaktors zur Spule Kondensatoren par- !allel geschaltet. Solche Kondensatoren sind veränderbar, da bei den bekannten Anlagen mit Motorgeneratorumformern mit im wesentlichen konstanter Frequenz die erforderliche Kapazität; für die Leistungsi'aktorkorrektur in großem Maße von der Snulenbelastung abhängt. Wird beispielsweise ein magnetisches Werkstück über die Curie-Temoeratur hinaus erhitzt, bei der die magnetischen Eigenschaften verloren gehen, so wächst die für die Leistungsfaktorkorrektur' erforderliche Kapazität um 25 bis 50$. Es sind deshalb teuere Schaltanlagen notwendig, um abgestufte Werte der Kapazität ein- und auszuschalten, um bei wechselnder Spulenbelastung eii.en guten Leistungsfaktor oeizubehalten.

Eine weitere Schwierigkeit bei den bekannten Anlagen, ist im Irrr.e-danzwert der Arbeitsspule zu sehen. Sc bedarf es oei einem typischen Erhitzungsvergang beispielsweise am Anfang einer niedrigen Impedanz, wobei zur Erzeugung der vollen Leistung eine verhältnismäßig niedrige Soulenspannung erforderlich i.^c;t. Beim Erhitzen 'des Werkstückes steigt auch die Impedanz an, insbesondere beim !Durchgang durch den Curie-Punkt, so daß ein starkes Ansteigen der Spulenspannung, üblicherweise um 50$ zum Beibehalten der vollen Leistung erforderlich ist. Da ./echselstromgeneratoren ihre volle ,

ι Leistung nur bei Nennspannung erzeugen sind die bekannten Anlagen j mit Transformatoren mit Anzapfungen bzw. Autotransformatoren ausgerüstet, um ein Anpassen an die erforderliche Impedanz zu erreichen. Dies hat jedoch wiederum kostsoielige Schaltanlagen zur Folge.

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ι Die für die Lei;;tui^;sfa,<:torverbeEserunf;- und Impedanzanpassung er-

' forderlichen Schaltvorgänge werden bekanntermaßen von einem Sehaltj-

wärter ausgeführt. Bei Chargen, in denen sich dir- Lastbedingungen ;

i
in größerem Maße ändern, beispielsweise beirr. Gchmel zen vcn Εΐεεη oder Stahl hat der Schaltwärter den Vorgang anhand der Instrumen- ', te genau zu verfolgen und muß häufig und in ,eschlckter Weise ein-¹ [greifen, urn die richtigen Kai azitätswerte und Trans ferrr.ntoran- ' zapfungen einzuschalten. ;

Auch beim Erhitzen von kleinen Teilen, beispielsweise m:i Wärme- ₍ behandlungen verändern sich temperaturmetallurgiüchc Zustände sehr ücimell, da ein Erwärmungsvorgang nur einige wenige Sekunden dauern kann. Unter diesen Bedingungen kann ein Schiitwärter nicht : schnell genug eingreifen, um die gewünschte:. «:.^e:ui. :e:. beim .,ehalten der Kondensatoren und Tr'ansfcnnat. ran.:a: fur..·:er. vt ri.ur.ehmer.. Daher in;;.: die Anlage für einen Durchschnittswert m.r.e: a.:¹; seil..

der Jedech eii.en Kom^rcmiJ darrteilt u:v.i :'^r ie:. Vr.-an." r.icht

Uptimal is';. Die verfügbare Durchschnittrlei:t·..::.- i.-t deshalb we-

; sentlich gerir.ger als die Oesar.tkarazität der .*:.\~-.,:*, se '.:'._■ letzten Endes iie ^u »rrci gewählten Generatcre:. i.ich*". :-^-;srtiv.'li.-."

'Eint? weitere Jjhwiei'lglceit bei be,- \:vAze:\ .-.:.:■ e:. .-cvtcvr. ir. der Regelur.g bei"·. Erhitzen wn Teilen vcr. ',zerr. 1 ey.ei ;^:.:·:::. Bei. iel;-- !wei^e wird bei vier .v'innebehar.clur.r eir.er «eh.-f die;;e axi.:l uurc'r.

ι die I:-.öuktic:i36v ule bewegt. Dabei wirkt die o¹ ule ::::c:iei:.2r..:er

•auf v^ue: schnitte eier Ach^e. beispielsweise des Ijüger.-:. eir.es RaniSterr.s, gei-adlir.iger Abschi.itte verschiedei.er L'urch;"es^er ur.ä :eir.es Teils des ötirr.flai.sches ei:;, die sehr \ erschiene;, cir.a.

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Jeder Querschnitt stellt für die Spule eine verschiedene Belastung dar, wobei zuzüglich noch verschiedene Leistungen in Abhängigkeit von der gewünschten Wärmebehandlung eingestellt werden sollen.Mit den bekannten Anlagen lassen sich solche schnellen Sprünge nicht erreichen, die-aber für eine optimale Wirkungsweise erforderlich sind, so daß dies zu Kompromissen und entsprechenden Fehlermöglichkeiten führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Anlage zum Erzeugen von Hochfrequenzenergie für Induktionserwärmung anzugeben, bei der ein hoher Leistungsfaktor ohne Schalten

:von Zusatzkondensatoren erreicht werden kann und bei der die volle

[Leistung in einem großen Bereich der Ausgangsspannung abgegeben

jwird. Ferner soll die Anlage in einfacher und zweckmäßiger V/eise

voll selbsttätig geregelt werden, um die Anforderung an die Geschicklichkeit des Schaltpersonals herabzusetzen und die Gleichmäßigkeit der Leistungsabgabe an das Werkstück zu verbessern. Ferner soll die Anlage auf wechselnde Belastung und auf sich verändernde Steuersignale für die Leistung bzw. die Spannung schnell ansprechen.

'Die Erfindung sieht eine ruhende Anlage vor und vermittelt daher ί eine größere Betriebssicherheit, einen besseren Wirkungsgrad und eine leichtere Regelbarkeit usw. im Gegensatz zu rotierenden Ma-,schinen. Die eben genannte Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen ■ angegebenen Kittel gelöst.

ι .

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert j Es zeigen:

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Pig. 1 ein vereinfachtes Schema der Anlage für die Hochfrequenzerzeugung und mit einer Last,

Pig. 2 die Abhängigkeit der Spulenspannung und Leistung von der Frequenz für die Anlage nach Fig. 1,

Pig. ~j> die Abhängigkeit der Spulenleistung von der Frequenz für eine typische Belastung in zwei magnetischen Zuständen,

I Fig. 4 ein Schaltschema einer Anlage mit Leistungsfluß und

Steuerelementen,

Fig. 5 eine Schaltung zur Erläuterung der Betriebsweise des in der Anlage verwendeten Umformers,

Fig. 6 Spannungs- und Stromverläufe für die Schaltung der Fig.5 Fig. 7 eine Schaltung zur weiteren Erläuterung des Umformers, Fig. 8 Spannungs- und Stromverlauf für die Schaltung nach Fig.7

Umformer-Fig. 9 eine/Schaltung mit einem anderen Abschluß,

Fig. 10 das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Umformerschaltung mit einer typischen Last,

Fig. 11 ein vereinfachtes Schaltschema des in der Anlage verwendeten Oszillators mit Frequenzregelung,

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Pig. 12 ein Schaltschema eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Verwendung verschiedener Zusatzschaltungen,

Fig. 13 ein Schaltbild des in der Anlage gemäß Pig. 12 verwendeten Oszillators und Flip-Flops,

Fig. 14 ein Schaltbild des in der Anlage nach Fig. 12 vorgesehenen Spannungs- und Leistungsreglers,

Fig. 15 ein Schaltbild eines in der Anlage gemäß Fig. 12 vorgesehenen Zeitreglers, und

Fig. 16 ein Schaltbild eines in der Anlage gemäß Fig. 12 verwendeten Begrenzungsreglers.

Die Erfindung ist nicht auf konstruktive Einzelheiten sowie die Anordnung der Elemente gemäß der Darstellung in der Zeichnung beschränkt, da sich die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen darstellen laßt und in verschiedener V/eise verwirklicht werden kann. Auch dienen die nachstehenden Ausdrücke zur Erläuterung und sind nicht einschränkend aufzufassen.

Die Anlage 20 der Fig. 1 besteht aus einer Wechselstromquelle mit fester Spannung und veränderlicher Frequenz, die über eine Drossel 23 mit den Ausgangsklemmen 22 und mit einer Induktionsspule 24 und Kondensatoren 25 und 26 zur Korrektur entweder unmittelbar wie gezeigt oder über einen nicht dargestellten Anpassungstransformator oder einen Autotransformator verbunden ist.

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Die Spule 24 und die Kondensatoren 25, 26 bilden einen Parallelresonanzkreis 27.

Fig. 2 stellt die Spulenspannung und Spulenleictung in Abhängigkeit von der veränderlichen Frequenz der Energieversorgung dar. In Fig. 2 ist senkrecht die Frequenz aufgetragen, bei der die den Leistungsfaktor korrigierenden Kondensatoren 25, 26 die Spule 24 auf einen Leistungsfaktor gleich Eins abstimmen. Bei dieser :?vequeni,/erzeugt die Anlage eine mittlere Leistung. Steigt die Frequenz über diesen Punkt an, so wird der Leistungsfaktor des Resonanzkreises 27 voreilend. Dann verursacht der durch die Drosselspule fließende voreilende Strom einen Spannungsanstieg an den Klemmen, so daß die Spannung und Leistung an der Spule ansteigt. Andererseits wird bei niedrigeren Frequenzen der Leistungsfaktor des Resonanzkreises nacheilend. Der nacheilende durch die Drosr-el 23 fliesende Strom verursacht ein Abfallen der Klemmenspannung und dadurch eine Verkleinerung der Spulenspannung und Spulenleistung wie in Fig. 2 dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dai3 üblicherweise bereits eine seh:· kleine Frequenzänderung eine große Leistungsänderung zur Folge hat.

Figur 2 stellt eine bestimmte Lastbedingung- an der Spule 24 dar. Ändert sich jedoch die Lastbedingunr an der Spule infolge des Durchgangs eines Einzelstücks oder eines anderen Werkstücks durch den Curie-Punkt bzw. beim Eintreten eines anderer, metallurgischen Effekts, der die Kopplung zwischen Spule und Werkstück'plötzlich ändert, se stellen sich Unterschiede ein.

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Figur 3 zeigt zwei Kurven ähnlich Fig. 2, die den Verlauf oberhalb und unterhalb der Curie-Temperatur darstellen. Da die Induktivität der Spule 24 sich plötzlich geändert hat, vermitteln die eingeschalteten Kondensatoren 25, 26 einen Leistungsfaktor gleich Eins nur bei einer Frequenz, die von der Induktivität der Spule 24 abhängig ist. Mit der vorliegenden Anmeldung ist es aber möglich, anstelle einer Kapazitätsänderung die Frequenz zu ändern, um für jede Spulenbelastung die richtige Leistung und Spannung einzustel- ;len. Die in der Anlage vorgesehene selbsttätige Regelung hält die !Frequenz auf einer bestimmten Höhe, um die gewünschte, vorher eingestellte Leistung bzw. Spannung in der nachfolgenden Weise zu erzeugen.

Das Sehaltschama gemäß Fig. 4 enthält die wesentlichen Elemente der Anlage für die Leistung und Steuerung.

Der Leistungsteil besteht aus einer 60 Hz V/echselspannungsquelle 28, einem Gleichrichter 29 zur Abgabe einer im wesentlichen konstanten Gleichspannung, einem Umformer 31 zum Erzeugen einer fre- ; quenzveränderlichen Wechselspannung und der Reihendrossel ~j>2. Feriner ist ein Ausgangstransformator 33, eine Spule 34 und die Konden ,satcren 35 zur Korrektur des Leistungsfaktors dargestellt. Zur automatischen Regelung werden zwei Meßpunkte benützt. Diese sind ein !mal der 60 Hz Eingangsstrom (als Leistungsgröße) und zweitens die

!Ausgangsspannung (als Überspannungsschutz). Beide Meßgrößen werden über die Leitungen 36 und 37 dem Oszillator 38 zugeführt. Hier werden die Meßgrößen mit Sollgrößen für die Leistung und die Ausigangsspar.r.ung verglichen, die an den Potentiometern 39 und 41

vorher eingestellt sind. Der Oszillator T'i erhöht selbsttätif-

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die Frequenz, bis entweder die eingestellte Leistungs- oder Spannungsgröße erreicht ist (wie in den Pign. 2 und 3 gezeigt verursacht steigende Frequenz auch eine steigende Leistung und steigende Spannung). Im normalen Betrieb wLrd eine Leistungsregelung durc ι geführt, wobei die Spannungsregelung nur dann eingreift, wenn die eingestellte Leistung eine Spulenspannung erfordern würde, die oberhalb der aus Sicherheitsgründen für die Spule 34 oder die Kondensatoren 35 einzuhaltenden Spannung liegt. Gemäß Fign. 2 und 3 gibt es eine Spitze, hinter der eine steigende Frequenz eine fallende Leistung und Spannung nach sich zieht. In Fig. 4 fehlt eine Überwachung, die eine Anzeige dafür liefert, daß die Anlage mit maximaler Leistung arbeitet und selbsttätig ein weiteres Ansteigen der Frequenz verhindert. Somit kann beispielsweise bei einem Werkstück mit sehr geringem Kopplungsgrad die Anlage die maximale Leistung erzeugen, die bei den gerade anzutreffenden Bedingungen möglich ist, obwohl der eingestellte Leistungspunkt etwas höher »liegt.

Die Wirkungsweise des erforderlichen Umformers soll im nachfolgenden anhand verschiedener vereinfachter Schaltkreise beschrieben werden, denen das gleiche Prinzip zugrundeliegt. Solch ein Schaltkreis in Fig. 5 dargestellt, während die Fig. 6 das Verhalten erläutert. In Fig. 5 sind ein gesteuerter Halbleitergleichrichter 42 ein Induktor 44 und ein Widerstand 46 in Reihe mit der Batterie 45 geschaltet. Der Kondensator 43 liegt am gesteuerten Gleichrichter 42 und Induktor 44.

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Ist zur Zeit To in Fig. 6 der Gleichrichter 42 nicht leitend, der Schaltkreis jedoch lang genug erregt, so daß der Kondensator 43 voll auf die Spannung E der Batterie 45 aufgeladen ist, und wird der Gleichrichter 42 zur Zeit Tl durch einen kurzen Gitterimpuls gezündet, so entlädt sich der Kondensator 43 schnell in die aus den Kondensator 43 dem Gleichrichter 42 und Induktor 44 gebildete Schleife. Dies kehrt die Polarität am Kondensator 43 um und bringt die Spannung Vl -auf annähernd 2E. Auch der Stromimpuls durch den Gleichrichter 42 ist dargestellt. Zur Zeit T2 geht der Strom durch den Gleichrichter 42 gegen Null, so daß der Gleichrichter sperrt. Jetzt verläuft die Spannung am Gleichrichter in der umgekehrten Richtung bis zur Zeit Tj5, zu der der aus den Kondensator 45 durch den Widerstand 46 fließende Strom den Spannungsabfall auf den Wert E zur Folge hat. Nach der Zeit T3 erhält der Gleichrichter 42 Vorwärtsspannung. Die Zeitspanne zwischen T2 und T3 wird als Ausschal zeit bezeichnet. Während dieser Zeit erhält der gesteuerte Gleichrichter nachdem er im Leitzustand war eine umgekehrte Vorspannung und gewinnt seine Fähigkeit wieder, die Vorwartsspannung zu sperren. Die Ausschaltzeit muß länger als ein bestimmter Minimalwert für einen gegebenen gesteuerten Gleichrichter sein, um beim Wiederanlegen der Vorwärtsspannung einen Durchbruch zu vermeiden. Semit genügt der Sehaltkreis in Fig. 5 den Anforderungen nur, wenn der Widerstandswert des Widerstands 46 ausreichend hoch ist. Eine Verkleinerung des Widerstandes würde die Ausschaltzeit verkleinern

In Fig. 7 handelt es sich um einen der Fig. 5 ähnlichen Schaltkreis, mit einigen zusätzlichen Elementen. Der Induktor 50 hat

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eine größere Induktivität als der Induktor 44 und der Widerstands wert des Widerstandes 46 ist so niedrig, daß die Impedanzen 43,50 und 46 einen ungedämpften Schwingkreis bilden. Die Spannung E2 (Batterie 47) ist gleich El (Batterie 45) und entspricht der Span nung E. Figur 8 zeigt den Wellenverlauf für diesen Schaltkreis.

Beträgt Vl' zur Zeit TO gleich minus E so ist die tatsächliche Spannung am Kondensator 43 gleich 2E. Ist der gesteuerte Gleichrichter 42 gezündet, so kehrt die Entladung des Kondensators 4^ durch die Schleife 43, 42 und 44 wie oben beschrieben die Spannung am Kondensator 43 um. Somit beträgt die Spannung Vl etwa 3E wie in Fig. 8 bei T2 gezeigt, am Ende des Leitzustandes des Gleich richters 42. Nach dem. Sperren des gesteuerten Gleichrichters 42 kehrt der Stromfluß aus dem Kondensator 43 durch die Diode 48 den Induktor 50 und den Widerstand 46 die Polarität des Kondensators um und die Spannung Vl geht gegen Null. Da die Elemente 43, 50 und 46 einen Schwingkreis bilden, ändert Vl seine Polarität und geht gegen etwa minus 3E, wenn der Widerstand 46 Null wäre. Sobald jedoch Vl den Wert von minus E erreicht, wird die Dicde 49 leitend so daß Vl kein größeres negatives Potential als minus E annimmt. Somit bleibt die Ladung des Kondensators ^äJ nach den: Zeifunkt T4 konstant (bei 2E), während die verbleibende Energie im Induktor 50 durch den StromfluS durch die Dicde 49 den Induktor 50 und den Widerstand 46 aufgezehrt wird. Der Stromflui endet bei T5-Dann verhindert die Diode 4ü die Umkehr des StroniF durch der. Widerstand -6 und Induktor 50. Nach T5 ist der Zustand der gleiche wie bei TO und der Zyklus kann wiederholt werden.

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Figur 9 zeigt den Schaltkreis von Pig. ¹J, in dem der Widerstand durch eine Lastspule und einen Kondensator 52 zur Verbesserung des Leistungsgrades und zur Bildung eines Schwingkreises ersetzt ist. In dem Schaltkreis stellen sich der Fig. 8 ähnliche Wellenverläufe ein. Der Hauptunterschied liegt in dem Verlauf der Spannung und des Stroms zwischen T2 und T5. Der Verlauf In Fig. 9 ist komplizierter infolge des Kondensators 52 und der Lastspule 51 anstelle des Widerstandes 46. Der Schaltkreis gemäß Fig. 9 gibt etwa die Verhältnisse für die Induktionserwärmung wieder. Dabei gibt es zwei Hauptprobleme:

1. Im Schwingkreis muß eine Gleichstromkomponente fließen (die Dioden 48 und 49 lassen den Strcmfluß durch den Induktor 50 nur in einer Richtung zu). Die Ankopplung an den Schwingkreis ist deshalb schwierig.

2. Die Gleichsoannunnsversorgung mit zwei Spannungen El und E2 führt zu Schwierigkeiten.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, kombiniert man zwei Schaltungen gemäß Fig. 9 zu einem einzigen in Fig. 10 gezeigten Schwing kreis. Die in Reihe liegenden Spannungen El und E2 erhält man hler durch einen kapazitiven Spannungsteiler 53 und 54, deren Kapazität wesentlich größer als die Kapazität der Kondensatoren 43a und 43b ist. Die Gleichstromkomponente im Induktor 50a kann nun durch den Induktor 50b und nicht in den Schwingkreis fließen, da der Schwingkreis an den Spannungsteiler 53, 54 angeschlossen ist. Da Problem der transfcrmatorischen Ankopulung an den Schwingkreis ist deshalb in einfacher V/eise gelöst.

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Die GleichspannungsVersorgung für den Schaltkreis in Fig. 10 ist in einfacher Weise durch Diodengleichrichter ermöglicht. Die Kondensatoren 53 und 54 dienen nicht nur als Spannungsteiler sondern auch als Filter, so daß vom Gleichrichter und somit von der Netzversorgung her keine hochfrequenten Ströme durchgelassen werden.

In Fig. 1 ist ein äquivalenter Schaltkreis für die Gleichrichtung und Umformung dargestellt. Die Drossel 28 entsprich': den beiden Drosseln 50a und 50b in Parallelschaltung der Fig. 10.

Die Fign. 2 und 3 stellen die Ausgangsleistung und Spannung in Abhängigkeit von der Betriebsfrequenz dar. Die Frequenz, bei der die Leistungsspitze auftritt, ist etwa der Resonanzfrequenz des Schwingkreises von Spule 52 und Kondensator 5I·

Die Regelung für eine solche Anlage muß folgende Erfordernisse erfüllen:

1. Regelung der Leistung bzw. Ausgangsspannung durch Frequenzregelung.

2. Verhinderung des Ansteigens der Frequenz oberhalb der Spitzenleistung, da in diesem Bereich steigende Frequenz weniger Leistung hervorruft.

3. Überwachung der Ausschaltzeit des gesteuerten Gleichrichters, indem die Ausschaltzeit bei steigender Ausgangsleistung kleiner wird, und Vermeidung des Betriebes bei falschen Ausschaltzeiten.

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4. Kein gesteuerter Gleichrichter darf zünden, bevor der vorher-" leitende gesteuerte Gleic irichter gesperrt ist und noch im Leit zustand ist.

Im folgenden ist dies näher erläutert'. Sperrt ein gesteuerter Gleichrichter nicht, so folgt daraus nicht eine Störung der Gleich spannungsversorgung, wenn der andere gesteuerte Gleichrichter nicht gezündet wird, während der erste noch im Leitzustand ist. Nimmt man beispielsweise in Fig. 10 an, daß der gesteuerte Gleichrichter 42a nicht in den Sr.errzustand gelangt ist, so wird sich schließlich der Kondensator 5^ völlig entladen und der Kondensator 54 wird sich auf die volle Gleichspannungsspeisespannung aufladen. Wird der Gleichrichter 42 b zu dieser Zeit nicht gezündet und haben die Kondensatoren 53 und 54 die Vorsteherd genannten Zustände angenommen, so verschwindet der Stromfluß durch den Gleichrichter 42a und er wird sperrend. Mit einer Schutzschaltung, die das Zünden des Gleichrichters 42b verhindert so lange der Gleichrichter 42a leitfähig ist, läßt sich deshalb ein Durchbrennen der Sicherung vermeiden und läßt sich der oben genannte j Zustand auf eine momentane Unterbrechung beschränken.

Bezüglich des der Anlage zugrundeliegender. Rejrelprinzips ist bereits ausgeführt worden, da.3 die Frequenz, mit der die gesteuerten Gleichrichter gezündet v/erden maßgebend ist. Diese Frequenz wird durch den Oszillator bestimmt^ dessen Frequenz durch mehrere Eingänge gesteuert wird. Da die Frequenz das einzig maßgebende Merkmal ist, beeinflussen alle Regeleingänge die Frequenz des Oszillators.

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Dies wird am besten aus Fig. 11 ersichtlich, in der das Prinzin der Oszillatorregelung dargestellt ist In Pip. 11 ist ein an sich bekannter Halbleiteroszillator dargestellt, bestehend aus einem Transistor 6l und den Widerständen 62, 63 sowie dem Kondensator 6k Der Kondensator 6h wird durch eine aus Transistor 65 und Widerstand 66 gebildete Stromqiell e aufgeladen. Währond des Aufladens zündet der Transistor 6l und der Kondensator 6h entlädt sich bis zum Abschalten des Transistors 6l.

Die Steuerung der Frequenz erfolgt durch Einstellung der Spannung an der Basis des Transistors 65, d.h. durch die Snannunj? auf der Leitung X. Wenn an den Klemmen A,B,C,D keine Frar.nung ansteht so ist das Potential der Leitung X durch den Widerstand 67 negativ. so daß der Transistor 65 leitfähig ist und einen hoher. Aunf-anrcs strom der Stromquelle erzeugt.Daraus ergibt sich wiederum eine hohe Betriebsfrequenz im Oszillator. Wird eine positive Fnannun~ herangeführt, beispielsweise an der Klemme A .se verändert rieh das Potential der Leitung X ins Positive, nc da2 sich der Ausgangsstrom der Stromquelle verringert und damit auch die Oszillatorfrequenz erniedrigt wird. Somit können positive Spannungen an einer der Klemmen A bis D die Frequenz erniedrigen. Die Anzahl der Eingangsklemmen ist-beliebig. Sobald an einer Klemme eine Spannung auftritt, wird die Frequenz erniedrigt. Steht keine Srannung an den Klemmen A bis D an, se verschiebt sich die Frequenz nach oben. Die Spannungen an den Klemmen dienen alsc nur zurr. Beschränken und Erniedrigen der Frequenz.

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Wie nachstehend beschrieben werden einige Eingänge auf die Leitung X durch die in Pig. Il dargestellten Dioden 68 bis 71 gebildet.Andere Eingänge werden durch Basis-Emitterstrecken von Transistoren gebildet. Dies führt zu den gleichen Ergebnissen. Bei acht Steuereingängen ergeben sich folgende Punktionen.

1. "Ein-Aus"

2. Auslösung

3» Leistungsregelung

4. Umformerausgangsspannungsregelung

5· Spulenspannungsregelung

6. Maxima!frequenz

7. Phasenlage

8. Ausschaltzeit des gesteuerten Gleichrichters

In Fig. 11 ist noch ein Eingang E auf die Leitung X dargestellt, deren Diode 72 umgekehrt gepolt ist. Dieser Eingang kann dazu benutzt werden, um das positive Potential der Leitung X beim Vorhandensein eines Eingangs an den Klemmen A bis D zu begrenzen. Diese Begrenzung beschränkt die Oszillatorfrequenz auf einen Minimalwert Damit läßt sich dieser Eingang zur Einstellung der Minimalfrequenz verwenden.

Die Leitung X erstreckt sich durch mehrere Schaltungsteile, wobei die Eingänge gemäß A bis E In Fig 11 drei getrennten .Schaltungsteilen angehören. Nachfolgend ist die Erzeugung der Ref/elEpannun gen sowie die zwischen den Oszillator und den.gesteuerten Gleich richtern zwischengeschalteten Teilen beschrieben.

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f?·

In Pig. 12 ist die gesamte Anlage in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die Netzspannung, beispielsweise 460 V 60 Hz, dreiphasig, fließt über den Schalter 8l und die Wandler zelle 82 zur Diode 83. Über den Schalter 84 läßt sich die als Gleichrichter dienende Diode 83 über den Reihenwiderstand 85 anfänglich erregen. Dadurch werden die Filterkondensatoren 86 am Ausgang des Gleichrichters langsam aufgeladen, so daß ein Ein-

e schaltstoß und Über schwingender Kondensatorspannung vermeiden ist. Nach diesem Aufladen erfolgt der Stromfluß über den Schalter 8l. In Reihe mit dem Schalter 8l liegen die Drosseln 87 zum Unterbinden transienter Spannungen sowie Stromwandler.

Vor der Diode 83 liegt eine flinke Leistungssicherung 89. Am Ausgang der Dioden 90 steht eine Spannung von etwa 650 V an, die den Filterkondensatoren 86 zugeführt wird. Diese Kondensatoren sollen nicht die gleichgerichtete Spannung glätten, sondern vielmehr die Hochfrequenzwechselspannung für den Umformer liefern und somit den größten Teil des Stroms von der Eingangsleitung vorbeilassen (auch die vorgenannten Drosseln 87 dienen zum Fernhalten dieses Stromes von den Eingangsleitungen).

Der aus den gesteuerten Gleichrichtern 91* Drosseln 92, Kondensatoren 93 und Drosseln 94 sowie verschiedenen Dioden in der Diodenbrücke 83 bestehende Umformer wandelt die Gleichspannung in eine Wechselspannung veränderlicher Frequenz um. Diese gelangt über den Transformator 95 zum Lastkreis 96. Die Kondensatoren 97 können auf der Sekundärseite des Transformators 95 wie dargestellt, jedoch auch auf der Priraärseite angeschlossen sein. Die Spule 98 und die

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Kondensatoren 97 können vom Abnehmer der Netsenergie bereitgestellt werden.

Nach dem Einschalten über den Sehalter 81 wird der Leistungsfluß durch das Steuern der Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter geregelt. Diese Signale werden von der Regelanlage geliefert.

Die Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter werden von den Verstärkern 101 geliefert. Die Ausgangsfrequenz ist durch die Frequenz der Zündimpulse beistimmt* Diese Frequenz bestimmt die Spannung und Leistung an der Last. Da die Verstärker an den Oszillator 102 angeschlossen sind., bildet dieser das Herz der Regelanlage Die einzelnen Steuerelemente beliefern den Oszillator mit Energie und bestimmen daher die Betriebsfrequenz.

Die Anlage wird durch eine mit dem Oszillator betriebsmäßig verbundene Drucktaste 10^ ein- und ausgeschaltet. Es können aber auch Relais vorgesehen sein.Weitere Drucktasten 109 sind zum Betätigen der Schalter 8l und 89 vorgesehen.Die primäre Steuerung des Oszillators erfolgt durch den Spannungs- und Leistungsregler 104.Dieser Regler vergleicht die eingestellte Spannung an dem Leistungspotentiometer 105 mit der Rückführspannung von der Rückführschaltung 110 des Stromwandlers 95. Am Ausgang des Oszillators erhöht bzw. erniedrigt sich die Frequenz, um die eingestellte Leistung und die Rückführung stets gegeneinander ausgeglichen zu halten.

Der Regler 104 empfängt ferner eine Spannung von der Rückführschaltung 110, die lediglich zwei Spannungstransformatoren enthält, und vergleicht diese mit zwei Grenzwertpotentiometern.Wird

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so ein Grenzwert der Spannung erreicht, so begrenzt der Regler die Frequenz obwohl die eingestellte Leistung noch nicht erreicht ist.

Der Regler 106 für die Ausschaltzeit der gesteuerten Gleichrichter und der Grenzregler 107 überwachen die Arbeitsweise der Anlage und setzen den Regler 104 außer Betrieb, um die Frequenz zu begrenzen oder die Anlage abzuschalten, wenn die geforderte Leistung nicht sicher erreicht werden kann. Besondere Punktionen sind folgende:

AuBSchaltzeitregler 106:

a) Schaltet Anlage aus, wenn ein gesteuerter Gleichrichter die Vorwärtsspannung nicht sperrt,

b) überwacht ständig die Ausschaltzeit der gesteuerten Gleichrichter und beschränkt die Leistungsabgabe, wenn die Ausschaltzeit zu kurz wird.

Grenzregler 107s

a) arbeitet zusammen mit dem Ausschaltzeitregler 106 um die Leistung zu beschränken, wenn die Ausschaltzeit zu kurz wird;

b) vermeidet Frequenzanstieg oderhalb des Optimalwertes, wenn die Lastimpedanz zu niedrig ist, um die eingestellte Leistung zu erzielen!

c) enthält das Potentiometer für die Maximalfrequenz?

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d) enthält das Potentiometer für die Minimalfrequenz.

Die Steuerspannungseinheit 108 formt 115 V Wechselspannung in Gleichspannung um und versorgt die oben genannten Schaltungen mit Gleichspannung".

In dem Oszillator 102 (Flip-Flop) sind die folgenden in Fig. 13 dargestellten Elemente enthaltenj

1. Oszillator mit Flächentransistoren,

2. Integrierte Schaltung für Flip-Flop und Flip-Flop-Treiberstufe,

3. Zwei Ausgangsverstärker,

4. Transistorisiertes Relais für "Ein-Aus", 5· Transistorisierte Auslösestufe,

6. Anschlüsse für Anzeigeleuchten "Ein" und "Auslösung", 7· Transistorisierter'Kurzschlußschalter für Leistungspotentiometer,

8. Regelte Spannungsversorgung plus 6 V und plus 15 V, 9· Anschlußschaltung für Frequenzmesser.

Der Oszillator 111 besteht aus einem Flächentransistor 112 mit einer Basis B2, die an einen Spannungsteiler II3, 11^ angeschlossen ist und mit einem Emitter E der an einen Kondensator 115 und Widerstand 116 angeschlossen ist.Von außen her sind normalerweise die Klemmen 117 und II8 kurzgeschlossen, so daß die Basis Bl des Transistors 112 das Potential Null der Leitung 119 annimmt. Der Ladestrom für den Kondensator II5 wird von der Stromquelle geliefert, die aus einem Transistor 121 und einem Widerstand 122 be-

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steht. Der Steuereingang fUr die Stromquelle liegt an der Basis des Transistors 126 und führt zu der Klemme 123. Die Verbindungsleitung entspricht der vorgenannten Leitung X. Für den Oszillator ist ferner eine Zener-stabilisierte Spannung vorgesehen. Diese be steht aus einer von der 20 V Versorgung 126 über den Widerstand 125 gespeisten 15 V Zener Diode 123. Der Kondensator 127 dient als Pilterkondensator für die geregelte 15 V Spannung.

Der Ausgang des Oszillators wird am Widerstand 128 abgenommen und besteht aus negativen Impulsen, die jedesmal dann auftreten, wenn der Transistor 112 zündet und den Kondensator 115 durch den Emitter entlädt. Die negativen Impulse am Widerstand 128 vermitteln ein momentanes Abschalten der Signale an der Basis des Transistors 129> der normalerweise im "Ein"-Zustand mittels eines Widerstandes 131 ist. Die momentanen "Aus"-Signale an der Basis des Transistors 129 vermitteln momentane positive Impulse am Kollektor dieses Transistors, wobei diese die Trigger-Eingangssignale für die Klemme 2 des integrierten Flip-Flops 132 darstellen. Die aus den Elementen 133, 134, 135 und 136 bestehende Schaltung dient als Impulsdehnung für die Speisung der Basis des Transistors 129, so daß eine längere "Aus"-Periode an der Basis dieses Transistors vorgesehen wird, als der negative Impuls am Widerstand 128 allein bewirken würde.

Das integrierte Flip-Flop 132 und die angeschlossenen Elemente werden von einer geregelten plus 6 V Spannungssohiene 133 gespeist die an die Klemme 14 angeschlossen ist. Diese Spannungsεohiene 133 wird von der Basis-Emitterstrecke des Transistors 134 geregelt, die als Zener-Diode wirkt, wobei die Schiene über den Wlder-

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stand 135 von der 20 V-Spannung eingespeist wird. Kondensatoren 136 und 137 dienen als Filter für die Spannungsschiene 133,

Die Ausgänge des integrierten Flip-Flops 132 sind zu den Klemmen 6 und 9 geführt. Die Ausgangsspannungen verändern sich von Null bis plus 6 V und ändern ihren Zustand bei jedem an der Klemme 2 auftretenden Triggerimpuls. Die Ausgänge an den Klemmen 6 und 9 sind um I80 phasenverschoben; jeder vollständige Zyklus am Ausgang jeder Klemme erfordert zwei Eingangsimpulse an der Klemme Will man daher am Ausgang des Flip-Flops eine Frequenz von 3 kHz, so muß der Oszillator 111 mit 6 kHz betrieben werden. Über die Klemmen 6 und 9 werden die Transistoren 138 und 139 betrieben. Diese Transistoren liegen an den Klemmen l4l und 142, die von außen her an die Eingänge der Hauptzündverstärker angeschlossen sind. Der Transistor 139 liefert Zündimpulse für einen positiven gesteuerten Gleichrichter bzw. eine Gruope solcher Gleichrichter, die durch die Bezugszahl 42a in Fig. 6 dargestellt sind, während der Transistor 138 die Zündimpulse für einen oder mehrere negative gesteuerte Gleichrichter gemäß der Bezugsziffer 42b liefert. Die Bauweise der Zündimpulsverstärker ist bekannt.

Auf der linken Seite der Fig. 13 bilden die Transistoren 143 und 144 ein "Transistorrelais", das zum Anschwingen des Oszillators erregt werden muß. Im entregten Zustand sind beide Transistoren 143 und 144 im "Aus"-Zustand. Dabei wird über cfen Widerstand 145 und die Diode 146 die Leitung X und die Basis des Transistors 121 positiv vorgespannt. Diese positive Vorspannung reicht aus, um die Stromquelle abzutrennen und den Oszillator 111 außer Betrieb zu setzen. Außerdem wird eine zweite Diode 147 über den Wi-

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derstand 145 gespeist. Die Spannung durch die Diode 147 versorgt über die Dioden 150a und 150b die Basen der Transistoren 138 und 139 mit positiver Vorspannung. Mit den Transistoren Ί43 und 144 im "Aus"-Zustand wird der Oszillator 111 angehalten, und die mit den Ausgangsklemmen l4l und 142 verbundenen Ausgangsverstärker sind abgeschaltet.

Das aus den Transistoren 143 und 144 bestehende Relais wird mittels einer Drucktaste oder eines Relais 103 (Pig· 12) erregt, wodurch sich der Stromkreis von der Klemme 148 zur Klemme 149 entweder dauernd oder kurzzeitig schließt. Somit erhält die Basis des Transistors 143 Spannung, und der Transistor l4j schaltet ein. Dadurch gelangt an die.Basis des Transistors 144 über den Widerstand 151 Spannung und schaltet auch diesen Transistor 144 ein. Somit gelangt weitere Spannung an die Basic des Transistors 143 über den Widerstand 15I· Ist der Transistor 144 aktiviert, so kann die Verbindung zwischen den Klemmen 148 und 149 getrennt werden und das Relais bleibt erregt. Ist der Transistor 143 aktiviert so ist über die Diode I53 eine Verbindung vorgesehen,die das untere Ende des Widerstandes 145 auf Nullpotential legt', wodurch die Vorspannungsdioden 146 und 147 umgekehrt werden. Diese Umgekehrte Vorspannung gibt den Eingang des Oszillators und der Ausgangsverstärker frei.

Zum Ausschalten der Anlage verbindet man die Klemmen 154 und 149. Damit liegt an der Basis des Transistors 143 Nullpctential, wodurch der Transistor ausgeschaltet wird. Dies führt zum Ausschalten des Transistors 144 und zum Abschalten der Basisspannung am

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Transistor 143. Die Verbindung zwischen den Klemmen 154 und 149 kann dann aufgetrennt werden, und das Transistorrelais bleibt im "Aus"-Zustand.

Ist jedoch das transistorisierte Relais aktiviert, so wird über den Widerstand 155 Spannung an die Basis des Transistors 156 gelegt und dieser betätigt. Der Transistor 156 ist über eine Klemme 157 mit einer Anzeigeleuchte verbunden, die somit den Ein-Zustand der Anlage anzeigt. . _# ■ "

Die Transistoren 158 und 159 bilden einen weiteren transistorisierten Schaltkreis, der als Abschaltauslösung dient. Im normalen Betriebszustand sind die Transistoren 158 und I59 ausgeschaltet, wobei die Transistorbasis 159 über den Widerstand 16I eine kleine umgekehrte Vorspannung hat. Das Auslösesignal besteht aus einem positiven Impuls an der Ba^ des Transistors I59 über den Widerstand l62. Die Erzeugung dieses Impulses wird später beschrieben. Wird der Impuls der Basis des Transistors 159 zugeführt, so wird er eingeschaltet und aktiviert den Transistor I58 über den Widerstand I63. Der Trarsistor 158 vermittelt weiteren Basisstrom durch den V/iderstand 164 für den Transistor 159 und hält ihn im "Ein"-Zustand. Dabei wird über den Kollektor und die Diode 165 die mit der Basis des Transistors 121 verbundene Leitung X positiv vorgespannt und damit der Oszillator ausgeschaltet, über die Diode 166 sowie die Dioden 150a und 150b wird andererseits die Vorspannung an den Transistoren 138 und 139 umgekehrt, so daß etwaige Zündimpulse an den Klemmen .141 und. 142 abgeschaltet werden. Dies ist die gleiche Wirkungsweise, die zum

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Ausschalfeen des Relais 145, 144 führt. Schließlich ist noch der Kollektor des Transistors 158 über die Diode I67 mit der Basis de Transistors 144 verbunden. Dadurch wird die Basis des Transistors 144 positiv vorgespannt und schaltet den Transistor aus. Daraus folgt das Ausschalten des Transistors I56 und somit das Erlöschen der Anzeigelampe "Ein", sowie das Ausschalten des Transistors wenn die Verbindung zwischen den Klemmen 149 und 148 gerade besteht. Erfolgt jedoch diese Verbindung durch eine Dauerkontaktgabe oder einen Relaiskontakt, so bleibt der Transistor I4j5 aktiviert. Unabhängig von der Aktivierung des Transistors l4j werden aber der Flächentransistor 112 und der Ausgang trotzdem über die Dioden I65 und 166 entregt. Der Auslöseimpuls für die Basis des Transistors 159 wird wie folgt erzeugt: Der Ausschaltzeitregler 106 enthält einen Impulstransformator, dessen Primärwicklung zwischen die Klemmen II7 und II8 geschaltet ist. Normalerweise ist die Sekundärwicklung kurzgeschlossen, so daß Impulse von der Basis Bl des Flächentransistors 112 über die Primärwicklung zum Nullpotential gelangen, ohne daß an der Primärwicklung eine Spannung erzeugt wird. Dabei ist die positive Spannung an der Klemme II7 gegenüber der Klemme II8 sehr niedrig und jedenfalls nicht ausreichend, um den Transistor 159 über den Widerstand 162 zu aktivieren. Wenn jedoch der Zustand der gesteuerten Gleichrichter des Umformers in Fig. 6 fehlerhaft ist und die Zündung nicht erfolgen soll, so wird der Kurzschluß an der Sekundärwicklung des Impulstransformators entfernt so daß zwischen den Klemmen 11? und II8 eine hohe Impedanz auftritt. Zündet nun der Flächentransistor 112 so erzeugt die Entladung des Kondensators 115 über den Flächentransistor und zwar über die Basis Bl und die Klemme II7 eine positive Spannung von etwa 6 V an der Klem-

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me 117. Dies reicht aus, um den Transistor 159 durch den Widerstand 162 zu aktivieren und' die Anlage abzuschalten. Eine zusätzliche Sicherung ist dadurch vorgesehen, daß die Impedanz zwischen den Klemmen II7 und II8 unter diesen Bedingungen so hoch ist,daß nur eine kleine Spannung am Widerstand 128 erzeugt wird. Diese Spannung reicht nicht aus, um den Transistor 129 abzuschalten. Demzufolge wird der Triggerimpuls nicht zu dem integrierten Flip-Flop I32 übertragen und die Zündung findet nicht statt.

Wird die Auslöseschaltung aktiviert', so ist der Kollektor des Transistors 158 über den Widerstand l68 mit der Basis des Transistors 169 verbunden, von dem aus eine Anzeigeleuchte für die Auslösung gespeist wird. Somit erhält die Leuchte Spannung,wenn die Anlage abgeschaltet hat. Die Leuchte ist an die Klemme 171 angeschlossen.

Nach dem Auslösen kann die Auslösesohaltung wieder in den normalen Betriebszustand zurückgesetzt werden, in dem man einfach über eine Drucktaste oder Relais die Klemmen 172 und 154 verbindet. Dadurch wird die Basis des Transistors I59 über die Diode 173 an Erde gelegt, so daß der Transistor 159 und auch der Transistor 158 abgeschaltet wird.

Der Transistor 174 dier/; als Transistorschalter zum Kurzschließen der Sollspannung vom Potentiometer 105 zur Einstellung der,Leistung, wenn die Anlage im "Aus"-Zustand 1st. Dies erfolgt durch eine Verbindung zwischen dem Potentiometerarm und der Klemme 175*

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Ist das "Ein-Aus"-Relais l4j, 144 entregt, so gelangt Spannung über die Widerstände 176 und 177 an die Basis des Transistors 174 Der Transistor 174 schaltet um und schließt das Potentiometer zur Einstellung der Leistung kurz. Sind die Transistoren 143 und 144 aktiviert, so wird der Transistor 176 betätigt, wodurch der obere Anschluß des Widerstandes 177 über den Transistor 156 an Erde gelegt und der Transistor 174 abgeschaltet wird. Dies hebt die Kurz sohlußbrUcke an dem Leistungspotentiometer auf, so daß die Sollwertspannung dem Spannungs- und Leistungsregler 104 zugeführt werden kann.

In Pig. 15 sind noch weitere noch nicht genannte Bauteile enthalten. Ein Widerstand 178 und Kondensator 179 bilden eine Entkopplung für die 20 V-Spannungsversorgung. An der Klemme I8I steht eine geregelte 15 V-Spannung für den Zeitregler 107 an. Ein Tran-. sistor I82 dient zum Erden der Klemme 10 am Flip-Flop Ij52, wenn die Anlage im "Aus"-Zustand ist. Die Erdungsklemme 10 stellt das integrierte Flip-Flop so ein, daß es stets im gleichen Zuctand ist, wenn daraufhin die Einheit in Betrieb gesetzt wird. Dadurch werden stets die gleichen gesteuerten Oleichrichter, nämlich die positiven gesteuerten Gleichrichter 42a zuerst gezündet. An den Transistor I8j5 ist über die Klemme 184 ein Frequenzmesser ange- * schlossen, der die Betriebsfrequenz anzeigt. Andere Bauteile in Fig. 15 dienen zum Erzeugen geeigneter Vorspannungen, sowie als Filterelemente und für ander.e Funktionen, wie an sich bekannt, und werden deshalb nicht näher erläutert.

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Der Spannungs- und Leistungsregler 104 in Pig. 12 dient hauptsächlich dazu, die Solleistung einzustellen, indem der Sollwert am Potentiometer 105 mit einem der Leistung proportionalen RÜokführsignal verglichen wird. Eine weitere Funktion des Reglers besteht darin, die Spannung zu begrenzen, indem die Rückführspannungen am Ausgang der Anlage mit eingestellten Grenzwerten an in dem Regler vorgesehenen Potentiometern verglichen werden. DiqLeistungs- und Spannungsbegrenzung erfolgen durch Regelung der Frequenz des Oszillators 102. am Ausgang des Reglers 104. Eine Schaltung für den Regler 1st in Fig. 14 angegeben. Die Versorgungsspannung wird an den Klemmen I85, 186 und I87 zugeführt. Die Rückführspannüngen stehen an den Klemmen 188, 189* 190 für die Leistung, 191, 192, 193 und 194, 195 für die Spannung an. Das Potentiometer 199. für die Leistung ist an die Klemmen I96, 197 und I98 angeschlossen, der Ausgang an der Klemme 201 und Anzeigeleuchten2O5, 206 und 207 an den Klemmen 202, 203 und 204.

Zunächst soll die Betriebsweise des Leistungsreglers erläutert werden. Das Leistungsrückführsignal steht an den Ausgängen des Stromwandlers 88 der 60 Hz Netzversorgung in der Stromwandlerzelle 82 an. An den Klemmen 188, 189 und I90 tritt somit ein dem Netzstrom proportionaler Strom auf. Dieser Strom wird in die aus den Dioden 208, 209, 210, 211, 212 und 21J bestehenden Brücke gleichgerichtet und der Gleichstrom dem Widerstand 214 zugeführt. Der Spannungsabfall am Widerstand 214 ist somit proportional dem Netzstrom und negativ am unteren Anschluß des Widerstandes 214. Die vom Widerstand gelieferte Spannung wird mittels des Netzwerks 215, 216 gefiltert und der Basis des Transistors 218 über den Widerstand 217 zugeführt. Diese Rückführspannung an der Basis des

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Transistors 2l8 wird mit einer Sollwertspannung verglichen.

Die Sollwertspannung wird an dem Potentiometer 189 für die Leistungseinstellung entwickelt, das mit den Klemmen 196, 197 und 198 verbunden ist. Das Potentiometer erhält seine Spannung von dem Spannungsteiler mit den Widerständen 219 und 221. Durch den Spannungsteiler wird eine Netzspannungskompensation erhalten. Steigt die Netzspannung an, so steigt auch die -20 V-Spannung an der Klemme 187. Damit nimmt der untere Anschluß des Widerstandes 221 wachsende negative Werte an, bis sein oberer Anschluß die von einer Zener-Diode geregelte 15 V-Spannung auf der Leitung 222 annimmt. Somit verursachen steigende Amplituden der Eingangsspannung eine Erniedrigung der positiven Spannung an der Klemme 196 und verkleinert die Gesamtspannung am Potentiometer 199· Somit fließt ein geringerer Strom wenn die Netzspannung hoch ist, bzw. umgekehrt. Der Arm 200 des Potentiometers ist über die Klemme 198 mit einem Kondensator 225 zum Filtern verbunden, und von dort über den Widerstand 224 zur Basis des Transistors 2l8.

Ein Ausgleich ist zwischen der Spannung am Widerstand 224 und der Spannung am Widerstand 217 an der Basis des Transistros 218 vorgesehen. Der Strom im Widerstand 224 sucht die beiden Transistoren 2l8 und 225 einzuschalten, wohingegen der im Widerstand 217 fließende Strom (negatives Potential) diese Transistoren auszuschalten sucht. Das Einschalten bewirkt

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eine Freqüenzerhöhung und damit Leistungserhöhung. Ist also die Sollwertspannung größer als die Rückführspannung, hat also die Anlage ihre eingestellte Leistung noch nicht erreicht, so werden die Transistoren 218 und 225 eingeschaltet. Ist dagegen die Rückführspannung größer als die Sollwertspannung, so werden die Transistoren 23.8 und 225 ausgeschaltet, wodurch die Frequenz und die Leistung verkleinert werden.

Angenommen, daß die Sollwertspannung größer als die Rückführspannung ist, so werden also die Transistoren 218 und 225 eingeschaltet, und der Kollektor des Transistors 225 nimmt negatives Potential an. Dadurch wird auch die Spannung an der Klemme 201 über den Widerstand 226 negativ werden. Da wie bereits erwähnt die Klemme 201 an die Leitung X des Oszillators 111 (Fig. 13) angeschlossen ist, so wird bei einem auftretenden negativen Potential die Frequenz des Oszillators erhöht. Hält jedoch eine andere Eingangsspannung an der mit der Klemme 201 verbundenen Leitung 227 diese Leitung auf positivem Potential und begrenzt dadurch die Frequenz, so kehrt ein negatives Potential am Kollektor des Transistors 225 die Vorspannung an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 228 und der Diode 229 um, wodurch der Ausgang des Leistungsverstärkers von der mit der Klemme 201 verbundenen Leitung abgetrennt wird.

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Falls kein anderer Eingang die Leitung 227 auf positivem Potential hält, so wird durch die Emitter-Basisstrecke des Transistors 228 und die Diode 229 die Klemme 2ol an positives Potential gelegt. Diese Spannung gelangt in den negativen Bereich, bis die Oszillatorfrequenz so hoch ist, daß sie der gewünschten Leistung entspricht. Dann steigt die Rückführspannung an den Klemmen 188, 189 und 19o an, bis sie gleich der Eingangsspannung an der Basis des Transistors 218 ist. Die Ausgangsspannung der Transistoren *ii8 und 225 nimrnt somit einen festen Wert an, um die Soll-Leistung beizubehalten. Demzufolge wird durch den Stromfluß in der Emitter-Basisstrecke des Transistors 228 dieser Transistor eingeschaltet, und Spannung Ober den Widerstand 231 auf das Transistorpaar 232, 233 gegeben. Damit leuchtet die Lampe 2o5 für die Leistung auf, die über die Klemme 2o2 mit dem Widerstand 23¹I verbunden ist. Die Lampe zeigt an, daß die Anlage leistungsgeregelt ist. Hält jedoch ein anderer Eingang der Leitung 227 diese Leitung auf positivem Potential und ist der Leistungsverstärker 218, 225 nicht voll ausgelastet, so nimmt der gemeinsame Kollektor der Transistoren 218 und 225 negatives Potential an und kehrt die Vorspannung am Transistor 228 um. Dadurch wird der Transistor 228 abgeschaltet und verschwindet die Spannung an den Transistoren 232 und 233, worauf die Lampe 2o5 erlischt. Dies ist eine Anzeige dafür, daß eine andere Eingangsgröße die Regelung durchführt und die Anlage nicht die Soll-Leistung fährt.

Die Spannungsregelung entspricht in fast identischer Weise der gerade beschriebenen Leistungsregelung. Der Unterschied liect darin, daß das Rückführsicnal eine Spannung 1st, die entweder

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vom Umformer oder von der Spule kommt» Kommt beispielsweise die Rückführspannung vom Umformer, so steht sie an den Klemmen 191,

192 und 193 vom Spannungswandler her an«. Die Spannung wird durch die Dioden 235 und 236 vollwellengleichgerichtet und erzeugt ein negatives 'Potential am unteren Anschluß des Widerstandes 237« Diese Spannung wird durch einen Widerstand 237 und Kondensator 238 gefiltert und der Basis des Transistors 2¹H durch den Widerstand 239 zugeführt. Dort wird die Spannung mit einer Sollwertspannung vom Potentiometer über den Widerstand 242 und 2*i3 verglichen. Liegt die Rückführspannung an den Klemmen 191_S 192 und

193 oberhalb der Sollwertspannung₃ so ist die negative Spannung durch den Widerstand 237 an der Basis des Transistors 2*11 höher als die positive Spannung Über den Widerstand 2^3, so daß die Transistoren 2*11 und 2kk ausgeschaltet werden. Dies erzeugt ein positives Potential am gemeinsamen Kollektor der Transistoren 2¹Il und 2kk. Diese Spannung läßt das Potential am Emitter des Transistors 2^5 ansteigen, verursacht den Leitzustand von der Basis zum Emitter dieses Transistors durch die Diode 2k6 an die Klemme 2ol. Steigt die Spannung an der Klemme 2ol_s no fällt die Frequenz des Oszillators 111, wodurch Überspannungen vermieden sind. Der Leitzustand der Basis-Erdtterstrecke des Transistors 2^5 verursacht ferner das Einschalten des Transistors, wodurch die Transistoren 2^7 und 243 über den Widerstand 249 aktiviert werden und die Lampe 2o7 für den Uniformer-betrieb an Spannung Geleit wird. Dies zeigt an, da3 die Anlage abhängig, von der Umformerspannunrj betrieben wird.

Die Arbeitsweise mit der Rückführung der Spulenspannung und mit '

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dem aus den Transistoren 251, 252 und 253 bestehenden Verstärker ist die gleiche. Der Verstärker, der das größte positive Potentia hat, ist maßgebend für das Potential auf der Leitung 227 an der Klemme 2ol, und legt die entsprechende Lampe durch Transistors 228, 245 bzw. 253 an Spannung, falls nicht eine andere Eingangsspannung auf die Leitung X von einem anderen Regler einen größeren positiven Wert hat.

Die anhand der Fig. 1*1 nicht näher erläuterten Bauteile dienen in üblicher V/eise zum Erzeugen geeigneter Vorspannungen, zum Filtern und zu anderen Zwecken,

Der Ausschalt-Zeitregler Io6 (Fig. 12) dient zwei grundlegenden Zwecken. Einmal liefert er Signale in Abhängigkeit von der Ausschaltzeit der gesteuerten Gleichrichter, wobei diese Signale einem Grenzregler zugeführt werden, und andererseits überwacht er die Betriebsweise der gesteuerten Gleichrichter um die Anlage abzuschalten, sobald ein gesteuerter Gleichrichter gezündet werden soll, der Betriebszustand jedoch fehlerhaft ist.

Dazu ist es notwendig die gesteuerten Gleichrichter mit dem Regler Io6 zu verbinden sowie die Ausgänge des Reglers Io6 an weitere Regler anzuschließen. In Fig. 15 liegt die Hochspannung an den Klemmen 261, 262, 263, 264 während Niedrigspannung an den anderen Ausgangsklemmen 265 bis 273 ansteht.

Zur Erzeugunc der Ausschaltzeitsignale sind die positiven gesteuerten Gleichrichter 42a an die Klemmen 261 und 262 angeschlos-

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sen. Die Anoden- und Kathodenanschlttsse sind in der Zeichnung dargestellt. Widerstände 27^ 275 und 276 und Dioden 377 bilden einen Spannungsteiler zwischen uen Klemmen 2β1 und 262» Somit liegt Spannung an der Diode 278 und am Priroäx*t?ans format or 279 _s die etwa lo$ der Spannung am Gleichrichter* 42a beträgt. Sperrt der Gleichrichter, so Ist die Klemme 261 positiv und positives Potential ist am oberen Anschluß des Widerstands 276 gegenüber dem unteren Anschluß des Widerstandes 275» Die Polarität ist derart, daß die Diode 278 sperrt und zur Primärwicklung des Trans formators 279 keine Spannung gelangt. Wird die Gleichrichterkathode positiv gegenüber der Anode, also im Sperrsustand bzw. während der Ausschaltzeit, so nimmt die Klemme 262 gegenüber der Klemme 261 positives Potential an und erzeugt eine positive Spannung zwischen dem unteren Anschluß des Widerstandes 275 und dem oberen Anschluß des Widerstandes 276» Diese Spannung wird durch die Diode 277 gesperrt, gelangt jedoch durch die Diode 278 und steht an der Primärwicklung des Transformators 279 an-. Es liegt also so lange Spannung an der Primärwicklung als der Gleichrichte! 42a umgekehrte Polarität führt. Dies erzeugt eine negative Spannung am oberen Anschluß der Primärwicklung während der Ausschaltzeit des Gleichrichters. In entsprechender V/eise tritt ein negatives Signal am unteren Anschluß der Sekundärwicklung auf» Daher stellt sich negative Spannung am unteren Anschluß des Widerstandes 281 über die Diode 282 ein,, sowie eine negative Spannung an der Klemme 269. Die Klemmen 268 und 269 sind an den Grenzreg]er angeschlossen, der die Ausschaltzelt überwacht und die Ausgangsleistung begrenzt.

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18 T TW«

Die Betriebsweise des negativen Gleichrichters 42b ist in entsprechender Weise überwacht. Die an den Klemmen 263 und 26k anstehende und der Primärwicklung des Transformators 282 über einen Spannungsteiler 283 zuzuführende Spannung wird in gleicher Weise weiter verarbeitet, wie anhand des Transformators 279 beschrieben. Die sekundären Ausgangsspannungen gelangen an den Widerstand 28*1 und die Klemmen 27o und 268. Die Klemme 268 ist für beide Ausgänge gemeinsam.

Die dritte an die Klemmen 265, 273, 266 und 267 angeschlossenen Wicklungen dienen für weitere Regelzwecke. Sie werden normalerweise nicht benutzt.

Zur überwachung der Betriebsweise der gesteuerten Gleichrichter 3owie zur Zündunterdrückung bei einem fehlerhaften Arbeiten, also der zweiten Funktion, die dem Regler zukommt, sind die Klemmen und 272 an den Oszillator 111 angeschlossen und bilden eine Verbindung niedriger Impedanz für die im Oszillator während der Zündfolge erzeugten Impulse. Diese Impulse sind an der Klemme 271 positiv, erzeugen somit eine positive Spannung am oberen Anschluß der Primärwicklung 286 des Transformators 2t5. Um die Impedanz niedrig zu halten, schließt man die Sekundärwicklung 287 des Trans· formators 235 kurz. Dies geschieht durch die Transistoren 288 und 289 im "Ein" Zustand. Arbeiten daher die Gleichrichter fehlerfrei, so sind die Transistoren 288 und 2ü? in "hin" Curtanü, und schließen die Sekundärwicklung über die Diode 2?1 kurz. Arbeiten die Gleichrichter nicht fehlerfrei, so 1st entweder der Transistor 288 oder 289 im "Aus" Zustand, die Kurzschlußbrücke geöffnet, wodurch sich eine hohe Impedanz gegenüber den Klemmen 271 und

einstellt. . ₃₅Q_098 18/ 11 61

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Eine fehlerfreie Arbeitsweise bedingt_s aaß kein gesteuerter Gleich richter im Durchlaßzustand ist, während ein anderer gesundet wird Das heißt, daß In der Zeitspanne zwischen dem Zünden des positiven Gleichrichters 42a und dem Zünden des negativen Gleichrichters 42fa die normale Folge eine Zeit der Leitfähigkeit des positiven Gleichrichters einschließt, gefolgt von einer ausreichenden Aus» schaltzeit um den Gleichrichter zu löschen, die von der wiederkehrenden Vorwärtsspannung am positiven Gleichrichter gefolgt ist Diese Vorgänge treten auf; bevor der negative Gleichrichter gezündet wird. Ist ein Gleichrichter nicht im Sperrzustand während der Zeit des normalen Zündens eines anderen Gleichrichters, so zeigt dies für gewöhnlich _arij daß ein Ausschaltfehler aufgetreten ist. Dabei soll ein Zünden des zweiten Gleichrichters vermieden werden, da ein Kurzschluß zwischen der positiven und der negativen Schiene durch die gleichzeitige Leitfähigkeit beider Gleichrichter auftreten kann. Wie weiter unten beschrieben verlangt die Schaltung, daß an beiden gesteuerten Gleichrichtern ein richtiger Wert der Vorwärtsspannung auftritt, um einen von beiden zu zünden.

Die Klemmen 261 und 264 bilden die positiven und negativen Schienen der Gleichstromversorgung. Ein Anschluß 296 bildet den Mittelpunkt eines aus den Widerständen 292, 293» 29^ und 295 bestehenden Spannungsteilers zwischen den Potentialen der Gleichstromschienen. Die Emitter der Transistoren 255, 269, 296 und 297 arbeiten bei etwa diesem Potential, während die Widerstände 293 und 294 eine niedrigeSpannung für die Transistoren 296 und 297 liefern. Diese Transistoren müssen durch geeignete Spannungen an

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ihren Basen angeschaltet werden, um ihrerseits die Transistoren 288 und 289 zu betätigen. Dann wird in der bereits beschriebenen Weise die Primärwicklung des Transformators 285 kurzgeschlossen.

Die Basis des Transistors 296 weist zwei Eingänge auf. Einer ist über den Widerstand 298 an die positive Schiene, und der andere über die Widerstände 299 und 3ol an die Anode des negativen Gleich richters 42b angeschlossen. Der erste Eingang hat also eine Polarität , die den Transistor 296 einzuschalten sucht, während die Polarität des zweiten Eingangs die Vorspannung der Basis des Transistors 296 umzukehren und ihn auszuschalten sucht. Der Strom durch den Widerstand 298 muß deshalb größer sein als der Strom durch die Widerstände 299 und 3ol, um den Transistor 296 einzuschalten. Ist beispielsweise der negative Gleichrichter 42b leiten«^ so hat die Klemme 263 das Potential der negativen Schiene. Da der Emitter und die Basis des Transistors 296 im wesentlichen die Hälfte der Spannung zwischen den positiven und negativen Schienen aufweist, und da ein Widerstand 3ol einen größeren Widerstandswert hat, als die Summe der Widerstände 299 und 3ol, so ist der Stromfluß durch den Widerstand 298 kleiner als der Stromfluß durch die Widerstände 299 und 3ol, so daß der Transistor 296 ausgeschaltet ist. Zum Einschalten dieses Transistors ist es notwendig, daß der negative Gleichrichter gesperrt ist und daß das Potential der Klemme 263 etwa 125 V und positiv gegenüber der Klemme 294 ist, d.h. also, ei aß die Gleichrichtergruppe mindestens bei dieser Spannung sperrt, so daß der Stromfluß durch die Widerstände 299 und 30I auf einen Wert erniedrigt wird, der gleich dem Stromfluß durch den Widerstand 298 ist. Ein etwas höheres positives Potential

an der Klemme 263 hat einen geringeren Strom durch die Widerstände 299 und 3ol als durch den Widerstand 298 zur Folge, so daß die Basis des Transistors 29β Spannung erhält, der daraufhin einschaltet, wenn der negative Gleichrichter bei etwa 125- V" in der Vorwärtsrichtung sperrt»

In ähnlicher Weise ist ersichtlich, daß der Transistor 297 eingeschaltet wird, wenn am positiven Gleichrichter 42a annähernd 125 V und eine größere Spannung auftritt, so.daß der Stromfluß durch die Widerstände 3o2 und 3o3_s die die Vorspannung des Transistors 297 umzukehren suchen, auf einen Wert erniedrigt wird, der geringer ist als der Stromfluß der durch den Widerstand 3o4 den Transistor einzuschalten sucht ο

Sind die Verbindungen mit den Klemmen 292 und 293 offen, so daß keine Rückführspannung an den Regler gelangt, so wird das Potential dieser Klemmen auf annähernd der Spannung der positiven und negativen Schiene über die verhältnismäßig niedrige Impedanz des mit dem Ausschaltzeltregler verbundenen Spannungsteilers gehalten.. Dies vermittelt eine fehlerfreie Betriebsweise» Stehen an den Klemmen 268 bis 272 keine Spannungen an, so können die Transistoren 296 und 297 nicht eingeschaltet werden, so daß die Anlage eben· falls fehlerfrei arbeitet. Das heißt also, daß das Zünden der gesteuerten Gleichrichter nicht erfolgen kann.

Wie bereits vorstehend anhand der Erläuterung der prinzipiellen Arbeitsweise der Regler dargestellt wurde, können auf die Leitung X, also auf den Eingang des Oszillators verschiedene Eingangs-

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spannungen geschaltet werden. Der in Fig. 12 dargestellte Grenzregler Io7 arbeitet nun ausschließlich so, daß Spannungen auf diese Leitung gegeben werden, um die Betriebsfrequenz in Abhängigkeit von verschiedenen Last- und Betriebsbedingungen der Anlage SU begrenzen, wenn der Betrieb bei einer bestimmten Soll-Leistung verhindert werden soll. Der normale Wert der Eingangsspannung am Oszillator soll durch die Einstellung des Spannungs- und Lei- *tungsreglers Io4 erzeugt werden. Kann jedoch aufgrund des Betrlebszustand§s der Anlage die eingestellte Soll-Leistung aus irgendeinen Grund nicht erreicht werden, so kann das Ausgangssignal aus dem Grenzregler Io7 die Eingangsspannungen des Leistung reglers wirkungslos machen, um die Frequenz zu erniedrigen. Der Grenzregler ist nachfolgend anhand der Flg. 16 beschrieben. Es 1st vorausgesetzt, daß der Eingang 123 zum Oszillator 111 mit der Klemrce 311 ties Grenzreclers verbunden ist, daß eile zur der Klemme 311 führende Leitung Über den Transistor 312, den Transistor 313, die Diode J>lk und den Transistor 315 gespeist wird, von denen jeder eine weiter unten erläuterte Steuerfunktion ausübt.

Der Eingang auf die Leituna X über die Emitter-Dasisstrecke des Transistors 312 ist eine Begrenzung für den hohen Frequenzbereich. Das Potential am Emitter de3 Transistors 312 stellt sich durch die

mitterfolgeschaltuns ein, die von dem Transistor 3l£ und den Widerstand 317 gebildet ist. Der Emitter des Transistors 31'' nimmt ein Potential an, das einen höheren positiven Viert hat, als die Basis, die ihrerseits Spannung durch das Potentiometer 3l8 zur Einstellung des oberen Frequenzpunktes erhält. Sollte das Potential der Klemme 311 negative Werte gegenüber den Zmittern

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der Transistoren 312 und 31(5 annehmen, so leitet der Transistor 312 über seine Emitter-Basisstrecke und verhindert ein weiteres Absinken der Spannung an der Klemme 3II auf negative Werte. Leitet der Transistor 312 zwischen dem-Emitter- und dem Kollektor, so werden die Transistoren 319 und 321 aktiviert und eine an die Klemme 322 angeschlossene Lampe zur Anzeige der hohen Frequenz erhält Spannung.

Andererseits dienen ein Widerstand 323 und Transistor Jl 3- zur Begrenzung der unteren Frequenz der Anlage. Mit der für den Transistor 313 getroffenen Schaltverbindung folgt aus einem Potentialanstieg der Klemme 311 auf höhere positive Vierte als die Basis des Transistors 313, daß dieser Transistor lelt.filh.ir. wird: und einen selchen positiven ."nstieg verhindert. Da ein positiver Potentialanstieg an der Klemme 31I einer fallenden Frequenz des Oszillators entspricht, dient der Widerstand 323 zum Einstellen der unteren zulässigen Frequenz der Anlage.

Der durch ale 'Jiode 31'ΐ an die Klemme 3II. geschaltete. Eingang begrenzt die Frequenz aufgrund der Phasenverhältnisse zv.'ischen dem Zünden eier Gleichrichter una der Spannung: am Ausgang des Umfcrr.ers. Ls vrirc daran erinnert, ca3 unter bestimmten La st bedingungen eine Spitzenleistung abgegeben .vird, oberhalb der eine stei-er.'I-e Frequenz ein Abfallen der Leistung zur Folge hat,, ,Um . _; die Arbeitsweise der Anlage oberhalb der Spitzenleistung zu,vermeiden., muß der vcreilende Phasenwinkel .der Umformerzünd.signale gegenüber der Schwingkreisspannung begrenzt /.'erden. Der nachfolgende Schaltkreis führt diese Funktion aus. Die Klemmen 324, 325 und 326 sind r.it der Sekundärvricklung öes C^annungsv/andlers für

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den Umformer-ausgang in der Einheit llo verbunden» Die Klemme 325 ist an eine .Mittelpunktanzapfung der Sekundärwicklung und die Klemmen 324 und 326 an die Außenenden der Sekundärwicklung angeschlossen. Gegenüber der Klemme 325 sind somit die Spannunge an den Klemmen 324 und 326 um I8o° gegeneinander phasenverschoben, haben jedoch gleiche Amplitude. Beide Spannungen v/erden einem Spannungsteiler mit den Widerständen 327 und 328 aufgedrückt. Die Diode 329 3orgt für die Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Spannungsteilers, und die Diode 321 für die Ausgangs spannung an den Widerständen 332, 333. Somit tritt an der Kathode der Diode 329 eine positive gleichgerichtete Halbwellenspannung aufj während an der Anode der Diode 331 eine negative gleichgerichtete Halbwellenspannung erscheint. Denkt man sich den Transistor 334 hinweg, so erzeugt diese Spannung einen entsprechenden Stromfluß» Nimmt man an, daß die Verbindung der Widerstände 323 und 326 an Erde liegt, so Ist der Stromfluß durch die V/ider«· stände 337 und 335 größeρ als der durch den Widerstand 336, da der erste Widerstand kleiner ist und die Spannungen an den Dioden gleich sind. Somit erzeugt die Schaltung einen umgekehrten Strom durch die Diode 3,33, so daß diese Diode umgekehrt vorgespannt wird, F.ine Verringerung des Widerstandes 335 bringt diese Wirkung noch deutlicher ?um Vorschein.

:^; Die "funktion des an die Klemme 341 angeschlossenem Widerstandes \ 339 'besteht darin, daß der Effekt der Gltichrichtersündung in der Schaltung erkennbar wird". An der Klemme 341 steht die Ausgangs spannung von der Klemme 142 des Oszillators und

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an> also die •■-,leiche Spannung, die-den positiven gesteuerten Gleichrichter zündet, 'Wenn also der positive Gleichrichter gezündet ist, so wird über, die Spannung an der Klemme 341 der Transistor 334 angeschaltet und der Ausgang der Diode 329. kurzgeschlossen. Dies bringt den Strom durch die Widerstände .332 und 335 zum Verschwinden. Steigt die Zündfrequenz der Gleichrichter, so wird der Phasenwinkel gegenüber dem Phasenwinkel des Schwingkreises voreilend, so aaß der Transistor 334 den Ausgang der Diode 329 für einen Immer größeren- Teil der gesamten Haluperiode der Ausgangsspannung kurzschließt j diese Wirkung tritt anfänglich als Kurzschließen des führenden Randes der Halbperiode der Ausgangsspannung von der Diode 329 ein und verschiebt sich in . Richtung des führenden Sandes der Halbperiode, wenn das Zünden dos Gleichrichters iir voreilenden Sinne erfolgt. Dann also fällt die an der Kathode der Mode 329' auftretende Spannung, und dem« : zufolge der Stromfluß durch die Widerstände 337 und 333. Ist-ein bestimmter Wert der Zündfrequenz de.s Gleichrichters erreicht, so wird der Strom durch diese Widerstände geringer als durch den Widerstand 336, Dann fließt Strom durch die Diode 33^ ^v°n der. Basis des Transistors 342, Der Zündwinkel, bei dem dies, eintritt,-kann durch das Potentiometer 335 eingestellt werden, wobei ein \

großen . ■

niedriger widerstand einem/vortilenden Winkel entspricht, bevor · der Strom durch die Dloöe 338 fließt, . . ■-■::- ..,;;!

Der Translator 342 wird normalerweise im "Ein" Zustand durch ;_; ' einen Stromfluß durch die Widerstände 343 und 344 au seiner. Basis gehalten. Fließt jedocn Strom durch die Diode 333, ·@ο det <to Strom an der Basis, und der Transistor 342-.wird.

^m. ^ΡίΞ - **■■

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schaltet. Dabei steigt die Kollektorspannung und bewirkt einen Stromfluß durch die Emitter-Basisstrecke des Transistors 3*15 über die Diode 31¹I in die Leitung X der Klemme 311. Dadurch steigt das Potential an der Klemme 311 auf positive V/erte und verringert die Frequenz des Oszillators 111. Außerdem wird durch den Stromfluß durch die Lmitter-Basisstrecke des Transistors 3^5 dieser Transistor eingeschaltet, und liefert einen Stromfluß durch seinen Kollektor über den Widerstand 3^6 in die die Transistoren 347 und 3⁴IO enthaltende Schaltung, um die an die Klemme3^9 angeschlossene Lampe an Spannung zu lefen.

Die weitere Schaltung dieses ner;lers betrifft .'.a°nahiier. und fiteucruncen in Abhanri.'.keit ven der Aussch-iltzeit der leiden Tleichrichter bzw. Irurpen. *'ⁿ vird daran erinnert, i'a^R ie ir. Ansteigen von Frequenz im: ^T.pistur..- dio verfü "ir r·- ".un^ehnltzeit f"Ir die ileichricliter erniedrigt wird.- I'.s Ί\ t 3or.lt einen "!renzwert für die Leistunr, oberhalb den der betrieb sfjranffllli;- wird, da die Ausschaltseit zu <:erin;: l^t. Diese Zeit v/ird o' cr.falln Tcer.;-ic it und der "renzre.-ler jreift ein, wenn sie zu --.urz v.-ird. '..iec Lzt nachstehend besebrieten.

?ie Transfernatoren'279 '-ir.d 2.2 sind ;;er." '* M . -I- iv. 'er. ..\xzsch-altzeitrer*ler ai:^eorc.net und nit ';?:. *:·'r.cre/l?r vor' un.i^n. So sind jeip.-iels..eise ir l":.lle rer Gcl;3.1tur.j Jer . critiver. bleich richters ^ 2a nie .'vis--in;-sl:ler.nen 2l^:i, 2.'? ies ent st rec'/.sneer. Tr'ir.s foi'mators 27? ar. ALe !'.ler-ner. 3^1 unc. 352 ccs («renzre~lers angeschlossen. Die irpannunr in der r.lemne ?^2 ist negativ,und .zwar Im Impuls, descen Spannunc proportional und deinen rauer cleich

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der iTückspannung des betreffenden gesteuerten Gleichrichters ist. ',wlhrend der Zeit also, währenc! der der gesteuerte Gleichrichter in umgekehrter f:ichtunr; vorgespannt ist. v:ird eine negative Jpannun,.· der hasis des Transistors 353 über den Widerstand 354 aufgedrückt und der transistor 353 eingeschaltet. ;-;r bleibt eingeschaltet , solange die Rückwärtsspannung an dem gesteuerten Gleichrichter '12a ansteht, v/odurch ein ,"trorr, durch die './iderstünde 355 und 35^· und die .oiode 357 zur hasis des Transistors 35b fließt Die zur hasis des Transistors 35[·> derart geführte Ce sai.it ladung ist deshalb proportional dem otrom multipliziert mit der Zeitspanne des "Tin" Zustande3 bzw., da der Stroir von konstanter Größe ist, ist die luioun^ proportional der Tinschaltzeit des Transistors 353· oonit ist er aber auch proportional der Zeitdauer der Rückv/ärtsspannun;·; am Gleichrichter >\2a.

t'-.n die 1- isis des Transistors 353 ist ferner eine zweite Leitung ■ r.rs;">c:.lcz:;(jr.) ir. -er ein ütrorr. in aer folgenden './eise abfließen '.ar.n. 'er Transistor 35S- ist basisseiti-: -Ύν^ν einer. .'Jiderstand 3'1 mit eier KloT.e V-I des Oszillators verbunden. C-cniit v/ird bei jcaer. Zünden cos positiven Gleichrichters il2a der Transistor 359 ührenci einer Periode von lCo° eingeschaltet. Dies erzeugt ein lenitives Potential ar. kollektor des Transistors 359 und entlädt ier. Kondensator ~y I über den V..'ic.erstand 36c und Transistor 359. adurch v;ira ein negativer Stro:.iflu3 von■ ;c:er ■ Jiasis- des ,Transistors 5c uurch die Tioce 3^r3; .erzisunt. Die in der.-: Basiskreis des Transistors 35Γ: flie3ence Ctrcnfaenre ist deshalb rleich der Differenz zvrischen den: Ctronfiu.1 durch die Diode 357 und dem Titromfluß durch c.ie ricde 3-3· Ist der 3tromflu5 durch nie "iode 357 größer, als 5er durch die Dic-e" Υ'Ζ\ oa wird der .Transistor 35^ einne.-s,c.halte;t« ■

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ks

Ist jedoch der otromfluß durch die Diode 363 grüßer, so wird der Transistor 350 ausgeschaltet. Der aus Transistor 35S, Kondensator 381 und doppelter Emitterfolgeschaltung 382 und 333 gebildete Schaltkreis stellt einen Integrator dar^ dessen Ausgang am Emitter 3.82 eine Integration der Metzeingangsspannung an der Basis des Transistors 358 darstellt.

Bei einer langen Ausschaltzeit und bei einer über die Diode 357 dominierenden Eingangsspannung? wobei der Transistor 358 für gewöhnlich im ¹^In¹' Zustand ist, wird $$v Ausgans 4'es Integrators, negativ. Andererseits, bei einer kurzen Ausschalt zeit u.nd einer an der Diode 363 dominierenden Eingangsspannung, gelangt der integrator ausgang ins Positive. Dabei fließt ein Strom durch den Widerstand 3.3 Jj undjdie Diode 385 _? der 4en Kondensator 365 auflädt und einen str/omfluß durch die Basis-Emitterstrecke des Transistors 366 bewirkt_? sowie durch die Emitter-Basisstrecke des Transistors 315 un4 dWPCh den Widerstand 3K>7 in die Leitung Y-, die an dia Klemme 311 angeschlossen i3t· Somit wird die Leitung X positive Werte annehirieri und die Frequenz des Oszillators Hl wird verkleinern, so daß dia Leistung begrenzt wird und eine ζμ kurze Ausschaltz.eit für den. gesteμerten Gleichrichter ist. Zu der gleichen Zeit wird durch den stromfluß durch

des Transistors 315 dieser "Jransistqr

schaltet> ur	Widerstand 3.C8 d^.e Transistoren 3,69	D'tmpfun,c 4es Systems, v^r.d somit dia	W4
	die an die Klpmme Y{\ ^ngsschlpssens	^i kurz₃ sp w^.pd der. Kpndsnsator> 3,65
37° aktiviert, wpiu.r.ph	cipr. ^sschaltzeit ar] Spannung csisst wird. Der	4e.s vjiderstaridi^ 581} sc^ngll gplfl-de	Kpp- ■
zu,r Anzeige	dipnt Zu,^		^Aws-
densator 3Γ»;ΐ	s^si4Qiswei
schaltzeit U	Widerstand
den geringen

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Bleibt jedoch üie Ausnchaltzeit picht kurz upd ;;ir4 das Potential aea Emitters am Transistor 332 (Ipterj'atorausran;;) rie :ativ, so kann sich der Kondensator 3'-5 nur langsam über die -;asis-Lmitte,rstrecke dec; Transistors 3¹^u entladen, ladurch v/ird das Potential der Klemme 311 nur sehr langsam negativ, und vermeidet ein plötz/r liches Ansteigen der Frequenz, was dazu führen könnte, daß die Aussehaltzeit wiederum außerordentlich kurz v/erdep könnte. Der Kondensator 3^5 kg.pp sich also dupcii die seh.r hohe Impedanz des parallel {jeschaltete.n Widerstandes 379

I)ejT: vorpeschriebene Schultkr.eis \$fe doppelt vprhanden, ^nci zwar, ab der Klemme 3?2 τφ dem npapsis.tor 373 und rr.it der] Trarisistorgn 31h_} 375j 3?6 und 377 sowie mit Aen arne/sehlossenen r.lementeri. Dieser Schalti|nri vrir.d dio ppajinunz von dem necaP-ven Cleichrichter. i}2b über die Klemme. 37a zugeführt. Somit aktiviert eirie kurze Ausschaltzeit an einem der beiden areich^ichter einen bzv/. beide vorbeschriebenen Schaltungen und vermitteln das Einhalten einer Grenzfrequenz. Eine bestimmte Einstellmöclichkeit für schaltzeit ist durch die ^TJider,st?!ncle 355 und 3f3 r;e^e ringert map dep Widerstand so wird die zulässige Ausschaltzeit ^erkjpzt^ ändern map eifiQB !^!ifFtn etromf^ß zuü^t. und gvmp bei- ?F4f]-sw|is₍s dur.ßh fiJg p|9d| |5J
t dgs se.

des Qbis|R |\usfüh|?un3pbgispigls dient zur Εΐ' 1¥9??Ηβ|θΒ AusfiihPuns§f9pm_? doch lassen sich zahlpsigl]g Hndjr.un-Gefi iv\ qgp Schaltunßgn fQPpehmep; Bat k^nf} dgp l|mf>9r,{i|gr mm& fiß. Ig |f|ß1l| cittECh eine FJr^ek

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Go ist das Ausführuncsbeisi iel auch in Anwendung; auf d.ie Induktionserhitzung erläutert worden. Anstelle der Induktionsspule können aber offensichtlich auch andere Abschlüsse mit verhältnismäßig holier induktiver Reaktanz verwendet werden, ^ie r.it Wechsel· spannung gespeist werden.

beispielsweise können die bauteile L (52) und ⁿ. (^rl) in Fi.-,. lo, die als Las! bezeichnet worden sind, ebensogut auch ein Induktor oder eine Kapazität sein die einen Teil dor rtronverscr-'unc bilden. Oiese Komponenten biloen in dieser V/eice dann eine Art elektrische Üchwunnnanse in Parallelschaltung, sr. :iie eine cu.^ere Last angeschlossen werden kann. Line solche Lchaltun.¹* kann eine gut cererelte Sinusv/ellenleistunr. an Vercraucher liefern, die einen vielten Bereich von ne -ativen unu rositiver. T eistun"sfaktcren oder Rit einem Lcifltun.-sfa>tor gleich Kinn ü'-^rstreichen. In zweckmäßiger Weine erkillt äer Induktor ' ein« z-.;oite .."icklun;*,, an die df»r Verbraucher infteschlo-sson v.'ird, -..T-UIrCh rr.an für eine Trennung floret, sc-.'ie fUr belieb!·- hoh.e Aus ar.'-^opanr.unren.

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Claims

lar :.'or" Dr. J.-""¹ ίT\^J,n
^r>:' - - - ^ :i.;,; oration •
Putentar.oiii-'i i .!ünchcn, 27. Ioveneer 19'βί. Tille erfolgt, nadurc'·. "/y, ; ver-^;.nderlich ict. " FiI ;g an ο rd nun 7 zur. Ur.forrren. (Anwiilt:3a:cte ; I - /i 07) - - -•er οlel:triechen Linric-.ti 1,.daourc^ "e^ennzeichnet, in ^;ioc'.:frer[uente V/echsel c-ie : durch Gleichrichten dcr. ". err;ten vor. ".'ccr.GolGtrorr. .c ialtur. von niederfrequenter V,cchoel- ;r.d Urrforr.en d.er ^r:] eici.üpan- la't v;irc., und da.1 r.it dem ι. : ;.;annunr 3pannun^r; r".it ."renuenzrc-^elunfj iun:- r-.i.ttel,3 v,c-r.i;:3tenö einer Ό verbunden ist, in dem das ur Lpe! 3ur." einer au:j einer farallelnchaltuni; von In.duUtiv.i- ituri'jj ^f'eren ZUndunp; durch 0 0 9816/1161 ι •'-'t und ■'.'.i,r-zlt^!'t-.\or, teilender, y innerhall· oder außer'.alb der. ;enrzeic:-tie.t, f^!a.°. die Ste.uer- t c.al tun. ,: '„y.ο r.'⁷ηu r. ; Ii e jc ndeη ^a.'J 1 ;/:■; C 51) von einer'. 'Jgzillater ^: ieo3rfrc jquer.ten .>ic:.."3«lr,;,&r.r.ur.i· ι ;efU!irt ',/orden. desiion "reouer.z zur rreauenzref-*elun^r" · ur.j in :■ icchfraquer.te V;echyel:;,-ani er hoc ifrecuerten "'.'echselGr.an nur.■ r teuer; uren- elektronischen ::'inric: chaltun: teuer.il. a ° '"^r !--■i5.n.:",i::e - IcZ) zur 'sar.crdnunr; r.acl. /'.nspruch ( JGzillatcr (Io2) rr.it einer ''•ι Π * * C ' 5* iJ * 1T' 3 i " Π ex. 1 I G ^' Li ^* ^ G *" 2. ο 3zillator ein Leintungsre^ler (lc C 3· - . , - ι -

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Rückführsignai mit einem Sollwert zur einstellung der Oszilla· torfrequenz auf einen Wert verglichen wird, der eine Soll-Leistung in dem Verbraucher hervorruft.

. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (102) mit einem zweiten von dem Wechselstrom abhängigen RUokführsignal beaufschlagt wird, und der Oszillator mit einem Spannungsregler (104) verbunden ist, in dem die Spannung des Rückführsignals mit einem Sollwert zur Einstellung der Oszillatorfrequenz auf einen Wert verglichen wird, der eine Sollspannung in dem Verbraucher hervorruft. i

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch >, mit einem Verbraucher, der eine Leistungsspitzenkennlinie derart aufweist, dal3 ein Frequenzanstieg der Wechselspannung einen Leistungsanstieg bis zu einer Spitze verursacht, oberhalb der die Leistung abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (102) mit einem Grenzregler (107) versehen ist, in dem der Phasenwinkel der Steuersignale mit dem Phasenwinkel der Ausgangsspannung des Umformers (91) zum Begrenzen der Oszillatorfrequenz auf einen Wert verglichen wird, bei dem die Leistungsspitze im Verbraucher hervorgerufen wird, ohne daß die Soll-Laietung erreicht ist,

, Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung aus einem gesteuerten Halbleitergleichrichter (42) besteht, daß der Umformer aus einer ersten Spannungsquelle (45), einem induktiven Widerstand (144)

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und einer ersten in Reih© mit dem gesteuerten Qlelohriehter. und dem Verbraucher (46,51,58) geschalteten Diode (4S)₁ einem parallel zum gesteuerten Glelohrlohter und wenigstens einem Teil des induktiven Widerstandes ge§ehalt§ten kapazitiven Widerstand (43) besteht, und ds3 ©ine zw§it§ Spannungsquelie (4l) und eine aweite Diode (49) parallel zur traten Spsnnungßquelle und zur ersten Diode (48) mit umgekehrter Polarität g§s§hait§t igt.

6, Schaltungsanordnung neon Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der umformer ferner §u§ ©in§m zweiten gesteuerten Halbleitergleichrichter (4rb), iinim zweiten induktiven Widerstand-(446) und einer dritten mit der zweiten Bpannungsqueil© und d€n Verbrauehir in Reihe geeehalteten Diode (4£1b) und einem zweiten parallel gum zv/iiten gesteuerten Gleiehrieftter und wenigstens einem Teil des zweiten induktiven V/iderstand^s. g§-.· scheiteten kapazitiven widerstand (43b) b§gt@tit, ^: utnd'dai eine vierte Diode (49b) als Verbindung zwi^ehsn d©r ergten Spannungs quelle und der Striensehaltunt y©rg@gth#n igt, dit umgi-i zur drittin Diode gepolt iit, ■ ■ - .λ· ;

7. Scheitungsanordnung nach ©in©m der vorhergehenden dadurch g§k©nnz©iehnet, dal der-Oszillstor sister (HS) aufweist, ein in den'Imitter dig tors ang@sehloes§ner Kondensator (1Ϊ5) von (121, 122) §© langt aufgeladen wird, bis er sieh 4ureh 4#n Imitttr entlädt, und daß abhängig von 'dem Entla-de-g-treffi die Steuersignale ©rz©ugt und ά§η gesteuerten QXeistov

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1S/.11S1

, - st

Zünden zugeführt werden, wobei sich die ersten und zweiten kapazitiven Widerstände nach dem Zünden über die gesteuerten Gleichrichter entladen und mit umgekehrter Polarität aufgeladen werden, um eine Ruckspannung während der Aunschaltseit zu erzeugen, bevor den Gleichrichtern die Vorwärtsnnannunf¹· zugeführt wird.

8. Schaltungsanordnung; nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator mit einer AuslöseschaltunK (IüjP, 1?;) versehen ist, von der die Betriebsweise der¹ gesteuerten Halbleitergleichrichter Überwacht wird, se dm? nur bein; Anstehen einer Vorwärtespannung an beiden Gleichrichtern i:urn Zündzei*:; unk': die Zündung durchgeführt wird.

9· Schaltungsanordnung nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslüseschaltung eine an den Flächentr&r.iirv.r (ii^L) angeschlossene Impedanz (117, H6") ί-urr. Sperren der auf .-ajigü-■spannung aufweist, da«; die Impedanz kur^f-;chlie.:fcai· i.*., \xv. das Sperren zu unterdr'ic'rei;, -wenn eine Vci-wärtsr;. eriv ar.nur..; .an den Gleichrichtern und einer ar. die Gleichrichter und de:· Kurzschluöbrücke anceGchlc^sener. VerrleicluTchal-ui-.r: ansteht, wobei die Vergleiphsirchaltur.e: Tür ;:ei. Verbleien -ier o· --.r.nur.-gen der ersten und zweiten ^esteuerten Gleichrichter ."-: r-e.sehen iet und die Kur.schluibi'ücke nur danr- :..>-.ivier". wenn die Sperrspannuni; an beider. Gleichrichtern ansieht.

0. Schaltungsanorenung nach Anspruch^, -ρρ.durch t-eken.n daß der Qrenzregier (107) ferner eine an die gesteier^en Halbleitergleichrichter angeschlossene überwachungsschaltung (''^S,

Q098l6/nei

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581,582,383,511) enthält, die die Zeitdauer der an den Gleichrichtern anstehenden Rückwärtsspannung feststellt, und daß von der Überwachungsschaltung die Stromquelle des Oszillators gesteuert wird, daß die Frequenz verringert wird, wenn die Zeitdauer der Rückwärtsspannung kürzer als ein Sollwert wird.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet* daß der an den Umformer angeschaltete Verbraucher aus einem- induktiven und kapazitiven Widerstand in Parallelschaltung besteht.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Widerstand aus einer Induktionsspule (96) und der kapazitive Widerstand aus Kondensatoren (97) zur Verbesserung des Leistungsfaktors besteht.

13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Gleichstromschienen entgegengesetzter Polarität, einem zwischen den Schienen geschalteten kapazitiven Spannungsteiler (53,. 54) als erste und zweite in Reihe geschaltete Stromquelle, einen an einem Anschlußpunkt zwischen den beiden Stromquellen angeschlossenen Schwingkreis mit einem induktiven und kapazitiven Widerstand (51*5*) in Parallelschaltung, einer ersten Verbindung zwischen der ersten Schiene und dem Schwingkreis mit einem an die erste Schiene angeschlos ■ senen ersten gesteuerten Halbleitergleichrichter. (42a),einem ersten an den Gleichrichter angeschlossenen Induktor (44a), einer ersten an den ersten Induktor angeschlossenen ersten Diode (48a) und einem zweiten zwischen die erste Diode und den

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BAD ORIGINAL

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Schwingkreis angeschlossenen Induktor (50a), einen ersten, am ersten Gleichrichter und -am ersten Induktor angeschlossenen ersten Kondensator (4^a), einer zweiten zwischen die zweite Schiene und einen Anschlußpunkt zwischen der ersten Diode und dem zweiten Induktor angeschlossenen zweiten Diode (49a), einer zweiten Verbindung zwischen der zweiten Schiene und dem Schwingkreis, in der ein zweiter gesteuerter und an die zweite Schiene angeschlossener Halbleitergleichrichter (42b) vorgesehen ist, einen dritten an den zweiten Gleichrichter angeschlossenen Induktor (44b), einer dritten an den dritten Induktor angeschlossenen Diode (48b), einen vierten zwischen der dritten Diode und den Schwingkreis angeschlossenen Induktor (50b), wobei ö.er zweite Gleichrichter und die dritte Diode gegenüber dem ersten Gleichrichter und der Diode umgekehrt gepolt sind, einen zweiten Kondensator (4^b), der an dem zweiten Gleichrichter und den dritten Induktor angeschlossen ist, einer vierten, an die erste Schiene und einen Anschlußpunkt zwischen der dritten Diode und dem vierten Induktor angeschlossene Diode (49b), und durch Mittel zum Zuführen von Zündsignalen zu den gesteuerten Halbleitergleichrichtern für abwechselnde Zündung derselben, wobei sich die ersten und zweiten Kondensatoren (4^a, 4^b) über die gezündeten Gleichrichter (42a, 42b) entladen und mit umgekehrter Polarität wieder geladen werden, um die Gleichrichter während einer bestimmten Zeitspanne mit umgekehrter Polarität vorzuspannen, während der die Entladung außerhalb des Gleichrichters stattfindet.

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Ώ09816/1161