DE2127911C3 - Sättigungsdrossel - Google Patents

Description

stromes,

F i g. 4 den zeitlichen Verlauf des Steuerstromes,

Fig. 5 eine Ausführungsvariante der Sättigungsdrossel mit umschaltbaren Wechselstromwicklungen. 35 Die Spannung der Wechselspannungsquelle 1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sättigungs- (Fig. ?) ist über die Wechselstromwicklung 2-3 der drossel mit freier Magnetisierung, deren Wechsel- Sättigungsdrossel, den schnellwirkenden Schalter 4 Stromwicklungen im Belastungskreis in Reihe liegen. und die Wechselstromwicklung 5-6 der Sättigungs-

Eine solche Sättigungsdrossel ist bekannt (AEG- drossel an die Belastung 7 angelegt. Mitteilungen 49 (1959, Heft 8/9, S. 346). 40 Jede der Wechselstromwicklungen 2-3, 5-6 besteht

Derartige bekannte Sättigungsdrosseln benötigen aus Elementen 2, 3 bzw. 5, 6, wobei die Elemente eine beträchtliche Steuerleistung und haben großes 2, 6 mit geringerer Windungszahl als die Elemente Gewicht und große Abmessungen, niedrige An- 3, 5 ausgeführt sind. Die Wicklungen 2-3, 5-6 sind Sprechgeschwindigkeit sowie einen geringen Strom- gleichsinnig geschaltet. Die Steuerwicklungen 8 und 9 Stabilisierungsgrad bei großen Leistungen. « der Sättigungsdrossel sind gegensinnig hintereinan-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dergeschaltet und an die Gleichspannungsquelle 10 Sättigungsdrossel der eingangs genannten Art zu angeschlossen, wobei der Anfang der Wicklung 8 mit schaffen, bei der die Ansprechgeschwindigkeit bei der Plusklemme der Quelle 10 verbunden ist. Die gleichem Steuerleistungswert um einige Größenord- Wicklungen 2-3 und 8 sind am Kern 11 und die nungen höher ist bzw. die Steuerleistung bei gleicher 50 Widdungen 5-6 und 9 am Kern 12 angeordnet. Ansprechgeschwindigkeit im gleichen Verhältnis her- Nachstehend sei die Arbeitsweise der Sättigungsabgesetzt ist, das Gewicht und die Abmessungen um drossel betrachtet.

zwei bis drei Größenordnungen bei gleicher Beiast- Im Zeitabschnitt t₀ — /1 (Fig. 2) der positiven

barkeit kleiner sind, wobei gleichzeitig der Strom- Halbwelle 13 ist die Spannung der Quelle 1 (Fig. 1) Stabilisierungsgrad um das Mehrfache höher sein 55 an die Wicklungen 2-3, 5-6 der Sättigungsdrossel soll. angelegt.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung De r Schalter 4 befindet sich in einer Stellung, die

dadurch gelöst, daß die frei magnetisierbare Sätti- die Reihenschaltung der an den Kernen 11 und 12 gungsdrossel mit einem Schalter versehen ist, der im angeordneten Wicklungen 2-3 und 5-6 in dem Be-Belastungskreis in Reihe eingeschaltet und derartig 60 lastuiigskrcis bestimmt.

selbsttätig gesteuert ist, daß er beim Übergang vom Über die Belastung 7 fließt der Leerlaufstrom der

Erregungszeitintervall der Drossel zum Leitungszeit- Sättigungsdrossel. Die Spannung ist in der positiven Intervall eine Verminderung der Zahl der in den Be- Halbwelle 13 (F i g. 2) an die Wicklungen 2-3, 5-6 lastungskreis eingeschalteten Windungen der Wech- (Fig. 1) angelegt und ruft eine Änderung der Flüsse selstromwicklungen und beim umgekehrten Über- 65 in den Kernen 11 und 12 hervor. An die Wicklungang eine Wiederherstellung der ursprünglichen Zahl gen 8 und 9 ist die Steuerspannung der Quelle 10 der in den Belastungskreis eingeschalteten Windun- angelegt,
gen dieser Wicklungen bewirkt. Zum Zeitpunkt t, (Fig. 2) wird der Kern 11

(Fig. 1) gesättigt, und in den Wicklungen 2-3, 5-6 während der Stromverstärkungsfaktor der Windungssteigt momentan der Strom an, der dem Momentan- zahl der Wicklungselemente 2 und 6 umgekehrt prowert der Spannung der Halbwelle 13 im Zeitpunkt Z₁ portiona! ist. Beide Beziehungen werden in bezug (Fig. 2) und dem Wert des Belastungswiderstandes? auf die Windungszahl der Steuerwicklungec 8 und 9 (Fig. 1) entspricht. ό betrachtet.

Der Schalter 4 wird sprungartig durch den Be- Das Obengesagte gestattet einen um
lastungsstrom in die dem Stromdurchgang durch

die Wicklungselemente 2 und 6 entsprechende Stel- ι \y _j_ ψ \*

lung umgeschaltet und in dieser Stellung im Zeit- -— ^l ) mal

abschnitt Z₁—/₂ gehalten. Der Kern 12 ist nicht ge- ίο \ "p\ I

sättigt. Über die Belastung? fließt ein Strom, der

der Kurve 14 (Fig. 3) entspricht. In den Wicklun- größeren Leistungsverstärkungsfaktor als bei glei-

gen8 und 9 (Fig. 1) fließt ein Steuerstrom, der der chen Windungszahlen in den erwähnten Zeitinter-

Kurve 15 (F i g. 4) entspricht. vallen bei sonst gleichen Bedingungen. Hierbei ist

Der Stromfluß entsprechend den Kurven 14 und 15 W_P1 die Windungszahl in den Elementen 2 bzw. 6

15 hält bis zum Zeitpunkt Z₂ (F ig. 2) an. und W_P2 die Windungszahl in den Elementen 3

Im Zeitpunkt t_s wird der Schalter 4 (F i g. 1) in bzw. 5.

die Ausgangsstellung umgeschaltet, wobei der Strom Die Zeitkonstante ist bei der Sättigungsdrossel mit

gleich Null ist. An die Wicklungen 5-6, 2-3 wird die , _u, „,. ,, W_fx , .. . , .

Spannung der negativen Halbwelle 16 (Fig. 2) von 20 umschaltbaren Wicklungen -^ mal kleiner bei

der Quelle 1 gelegt. gleichem Leistungsverstärkungsfaktor.

Im Zeitabschnitt Z₂-Z₃ (Fig. 2) ändert der Ma- Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer der Ausführungs-

gnetfluß in den Kernen 11 und 12 die Richtung nach Varianten der Sättigungsdrossel mit umschaltbaren der entgegengesetzten Seite; Z₃ ist der Sättigungs- Wechselstromwicklungen.

moment des Kerns 12. Der Schalter 4 schaltet die as Zum Unterschied von der Schaltung gemäß F i g. 1 Wicklungen um, wobei im Belastungskreis die sind die Elemente 2 und 6 der Wicklungen 2-3, 5-6 Wicklungselemente 6 und 2 eingeschaltet bleiben. In (F i g. 5) über steuerbare Ventile 19 und 20 miteinder Belastung? und in den Wicklungselementen 6 ander verbunden, während die Ventile selbst unter- und 2 fließt ein Strom von umgekehrtem Vorzeichen einander gegenparallel geschaltet sind,
entsprechend der Kurve 17 (F i g. 3). In den Steuer- 30 Die Elemente 3 und 5 der Wicklungen 2-3, 5-6 wicklungen 9 und 8 (F i g. 1) fließt ein Steuerstrom, sind in Reihe geschaltet, wobei der Anfang des EIeder der Kurve 18 (Fig. 4) entspricht. Ab Zeit- mentes 3 und das Ende des Elementes 5 an die punkt Z₄ (F i g. 2) wiederholt sich dann der Vorgang Steuerelektroden der steuerbaren Ventile 19 und 20 von neuem. angeschlossen sind, deren Stromkreis Steuerelek-

In den Leitungsintervallen I₁-I₂ und t₃—t₄ findet, 35 trode-Kathode durch die Dioden 21 und 22 Überfalls die mittleren Stromwerte (gemäß den Kurven brückt ist.

14 und 17 in F i g. 3) nicht dem vorgegebenen Steuer- Die Sättigungsdrossel gemäß F i g. 5 funktioniert

strom gleich sind, eine Änderung des konstanten wie folgt.

Restflusses in den Kernen 11 und 12 statt, wodurch Im Zeitintervall I₀-I₁ (Fig. 2) ist die Spannung

die ZeitpunktZ₁ bzw. Z₃ (die dem Sättigungsmoment 40 der positiven Halbwelle 13 der Quelle 1 (Fig. 1) entsprechen) nach einer oder der anderen Seite in über die Diode 21, die Elemente 3 und 5, den Stromder Zeitachse verschoben werden und der vorgege- kreis Steuerelektrode-Kathode des Ventils 20, die bene Belastungsstrom in eindeutigem Verhältnis zu Elemente 6 und 2 an die Belastung 7 angelegt, dem Steuerstrom erhalten bleibt. Durch diese Schaltungselemente fließt der Leerlauf-

Der Belasüungsstrom l_b wird nach der Formel 45 strom der Sättigungsdrossel, der nicht zum Einschal

ten des steuerbaien Ventils 20 ausreicht. Zum Zeit-

/ = / ^^st punkt Z₁ (F i g. 2) wird der Kern 11 gesättigt, der

^{6 S(} W_arb durch die Elemente 3 und 5 und die Steuerelektrode

des Ventils 20 fließende Strom steigt sprungartig an,

bestimmt. Hierin bedeuten: _{50 so daß} letzteres eingeschaltet wird. Hierbei werden

I_b Belastungsstrom (Mittelwert); ^die Wicklungselemente 3 und 5 überbrückt (zur

τ C* * — /»*·** 1 i\ Sicherung eines großen Stromstabihsierungsgrades

_t Steuerstrom (Mittelwert); _{muß der} ^g _Innenwi|_{erstand der} Wicklungselemente 3

W_st Windungszahl der Wicklungen 8 bzw. 9; _und 5 _{hoch sein}). Der Belastungsstrom entsprechend W_arb Windungszahl der Wicklungen 2-3 bzw. 5-6. 55 der Kurve 14 (F i g. 3) fließt von der Quelle 1 durch

das Ventil 20, die Wicklungselemente 6 und 2. Der

Im Erregungszeitintervall I₀-X₁ und t₂-t₃ sind Stromdurchfluß hält bis zum Zeitpunkt Z₂ (Fig. 2) an der Arbeit die Wicklungen 2-3, 5-6 der Sätti- an. Im Moment Z₂ ändert die Spannung der Quelle 1 gungsdrossel und im Leitungsintervall t^t,; ί_Ά—ί_Α ihr Vorzeichen. Die Kerne 11 und 12 (Fig. 5) werdie Elemente 2 und 6 der Wicklungen 2-3; 5-6 be- 60 den während der negativen Halbwelle 16 (Fig. 2) teiligt. Die Anzahl der Windungen in den Elemen- durch die Spannung der Quelle ummagnetisiert. Zum ten 3, 5 ist viel größer als die in den Elementen 2, 6. Zeitpunkt /., wird der Kern 12 (F i g. 5) gesättigt, Der Spannungsverstärkungsfaktor und die Ansprech- die Wicklungselement 5 und 3 werden überbrückt geschwindigkeit der Sättigungsdrossel sind der Win- und über die Belastung fließt ein Strom gemäß der dungszahl der Wicklungen 2-3, 5-6 proportional, 65 Kurve 17 (F i g. 3).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Patentansprüche: Erfindung besteht darin, daß jede der Wechselstrom- p Wicklungen zumindest aus zwei Elementen mit ver-

1. Sättigungsdrossel mit freier Magnetisierung, schiedener Windungszahl besteht währen^ der deren Wichseistromwicklungen im Belastungs- 5 Schalter zumindest zwei gc^uparallelgeschaltete kreis in Reihe liegen, dadurch gekenn- steuerbare Ventile enthalt, zischen deren Steuerzeichnet, daß sie mit einem Schalter (4) ver- elektroden die Elemente der Wicklungen mit großesehen ist, der im Belastungskreis (7) in Reihe rer Windungszahl eingeschaltet sind, und die EIeeingeschaltet und derartig selbsttätig gesteuert ist, mente mit geringerer Windungszahl im Belastungsdaß er beim Übergang vom Erregragszeitmter- io kreis gleichsinnig mit den Elementen in Reihe liegen. vall der Drossel ztun LeitungszeitinteVvall eine Die erfindungsgemäße Sättigungsdrossel gestattet

Verminderung der Zahl der in den Belastungs- es, Stromstabilisatoren von praktisch unbegrenzter kreis eingeschalteten Windungen der Wechsel- " Leistung zu schaffen und ist dabei durch gute Vostromwicklungen 2-3, 5-6) und beim umgekehr- lumen- und Gewichtsziffern sowie durch hohe Anten Übergang eine Wiederherstellung der ur- 15 Sprechgeschwindigkeit gekennzeichne Die ^nfachsprunglichen Zahl der in den Belastungskreis heit der Schaltung, die kerne Einstellung erfordert, eingeschalteten Windungen dieser Wicklungen bedingt eine hohe Zuverlässigkeit und einfache Be-(2-3,5-6) bewirkt. dienung bei hoher Regel- und Stabihsierungsgute.

2. Sättigungsdrossel nach Anspruch 1, dadurch Der Anwendungsbereich ist hinreichend breit und gekennzeichnet, daß jede der Wechselstromwick- ao umfaßt Lichtbogenprozesse beim Schweißen Schneilungen (2-3, 5-6) zumindest aus zwei Elementen den, Aufdampfen u. a., sowie Elektrolyse, Galvano-(2, 3; 5, 6) mit verschiedener Windungszahl be- technik usw.

steht, während der Schalter (4) zumindest zwei Nachstehend wird die Erfindung an Hand von

gegenparallelgeschaltete steuerbare Ventile (19, Ausführungsbeispielen mit Bezug aut die Zeichnun-20) enthält, zwischen deren Steuerelektroden die 25 gen erläutert. Es zeigt

Elemente (3, 5) der Wicklungen (2-3, 5-6) mit Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild der Sattigungs-

größerer Windungszahl eingeschaltet sind, und drossel mit umschaltbaren Wechselstromwicklungen die Elemente (2, 6) mit geringerer Windungszahl gemäß der Erfindung,

im Belastungskreis (7) gleichsinnig mit den EIe- Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Speisespannung,

menten (3, 5) in Reihe liegeu. 30 Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Belastungs