DE2166454B2 - Saettigungsdrossel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sättigungsdrossel mit freier Magnetisierung, deren Wechselstromwicklungen mit einer angeschlossenen Belastung in Reihe liegen.

Eine solche Sättigungsdrossel ist bekannt (AEG-Mitteilungen 49,1959, Heft 8/9, S. 346).

Derartige bekannte Sättigungsdrossel benötigen eine beträchtliche Steuerleistung und haben großes Gewicht und große Abmessungen, niedrige Ansprechgeschwindigkeit sowie einen geringen Stromstabilisierungsgrad bei großen Leistungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sättigungsdrossel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ansprechgeschwindigkeit bei gleichem Steuerleistungswert um einige Größenordnungen höher ist bzw. die Steuerleistung bei gleicher Ansprechgeschwindigkeit im gleichen Verhältnis herabgesetzt ist, das Gewicht und die Abmessungen um 2 bis 3 Größenordnungen bei gleicher Belastbarkeit kleiner sind, wobei gleichzeitig der Slromstabilisierungsgrad um das Mehrfache höher sein soll.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zu den Wechselstromwicklungen Schaltelemente parallelgeschaltet sind, die derart selbsttätig gesteuert sind, daß beim Übergang der Drossel vom Erregungszeitintervall zum Leitungszeitintervall diese Wechselstromwicklungen durch jeweils eines der Schaltelemente überbrückt werden und beim umgekehrten Übergang eine Wiedereinschaltung der Wechselstromwicklungen in den Belastungskreis stattfindet, wobei die Belastung ein Steuertransformator ist, der sekundärseitig Leistungsschalter steuert, welche den Durchgang des Stroms einer Gleichstromquelle durch einen Verbraucher schalten. Dabei sind zusätzliche Wicklungen auf den Kernen der Sättigungsdrossel vorhanden, die in den Kreis Gleichstromquelle — Verbraucher geschaltet sind.

Durch die Verwirklichung dieses Vorschlags wird erreicht, daß die Wechselstromwicklungen während des Erregungszeitintervalls, also bis der eine der Kerne die Sättigung erreicht hat, nur den geringen Leerlaufstrom führen, während des Leitungszeitintervalls aber kurzgeschlossen sind und den Belastungsstrom somit nicht führen müssen. Der magnetische Fluß in dem gerade gesättigten Kern wird dabei durch die Steuerwicklungen aufrechterhalten, während der magnetische Fiuß in dem nicht gesättigten Kern sich aufgrund des durch die zusätzliche Wicklung fließenden Verbraucherstroms ändert. Wegen der guten Flankensteilheit beim Anspringen des den Steuertransformator beaufschlagenden Stroms bei Erreichen der Sättigung ergeben sich günstige Voraussetzungen für das Ansteuern der Leistungsschalter.

Die Einfachheit der Schaltung, die keine Einstellung erfordert, bedingt eine hohe Zuverlässigkeit und einfache Bedienung bei hoher Regel- und Stabilisierungsgüte. Der Anwendungsbereich ist hinreichend breit und umfaßt Lichtbogenprozesse beim Schweißen, Schneiden, Aufdampfen u. a., sowie Elektrolyse, Galvanotechnik usw.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines

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erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild der Sättigungsdrossel mit abschaltbaren Wechselstrornwicklungen gemäß der Erfindung,

F i g. 2 üen Verlauf des dem Verbraucher zugefühnen Stroms In nach der Zeit t.

Die Spannung der Wechselstromquelle 1 liegt an dem als Belastung wirkenden Steuertransformator 25, und zwar über die Wechselstromwickliingen 3 und 5 der Sättigungsdrossel, zu denen die steuerbaren Ventile 19. 20, z. B. Thyristoren, parallelgeschaltet sind. Die Wicklungen 3 und 5 sind in Reihe geschaltet, wobei der Anfang der Wicklung 3 an die Steuerelektrode des Ventils 19 und das Ende der Wicklung 5 an die Steuerlektrodedes Ventils 20 gelegt ist. Die Stromkreise Steuerelektrode-Katode dieser Ventile sind durch die Dioden 21 und 22 überbrückt.

Die Steuerwicklungen 8 und 9 der Sättigungsdrossel sind gegensinnig hintereinandergeschaltet und an die gleiche Spannungsquelle 10 angeschlossen, wobei der Anfang der Wicklung 8 mit der Plusklemme der Quelle 10 verbunden ist. Die Wicklungen 5 und 8 sind auf dem Kern 11 und die Wicklungen 3 und 9 auf dem Kern 12 angeordnet.

Der Steuertransformator 25 wirkt sekundärseitig auf die Steuereingänge der schnellwirkenden Leistungsschalter 23 und 24, ζ. Β. Transistoren. Der Verbraucher 26 ist in Reihe mit den Schaltern 23 und 24 an die Gleichspannungsquelle 27 angeschlossen, und zwar über zusätzliche Wicklungen 2 und 6, die auf den Kernen 12 und 11 der Sättigungsdrossel aufgebracht sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungist folgende:

Zu Beginn der positiven Halbwelle der Spannung der Quelle 1 sind die Ventile 19 und 20 nichtleitend. Die Spannung ist über die Diode 21, die Wicklungen 3 und 5 und den Stromkreis Steuerelektrode- Katode des Ventils 20 an den Steuertransformator 25 gelegt. Da keiner der Kerne 11, 12 gesättigt ist, befindet sich die Sättigungsdrossel im Zustand des Aufbaus des magnetischen Flusses, d. h. im Erregungszeitintervall. Ihr Widerstand ist groß und in dem genannten Kreis fließt der Leerlaufstrom, der nicht zum Einschalten des steuerbaren Ventils 20 ausreicht.

An den Steuerwicklungen 8 und 9 liegt die Steuerspannung der Quelle 10.

Wenn der Beginn der positiven Halbwelle der

Wechselspannung von Quelle 1 mit t_o und das Ende derselben mit h bezeichnet wird, so wird zu einem bestimmten Zeitpunkt, der fi genannt werden soll, und der in Abhängigkeit von der Vormagnetisierung der Sättigungsdrossel durch die Steuerwicklungen 8 und 9 an einer beliebigen Stelle zwischen t_o und h liegen kann, der eine der Kerne, im vorliegenden Fall der Ker~>. 11, in die Sättigung geraten. Dadurch steigt augenblicklich der in dem Belastungskreis und somit auch in der Steuerelektrode des Ventils 20 fließende Strom an, so daß dieses eingeschaltet wird. Hierdurch werden die Wicklungen 3 und 5, deren Innenwiderstand zur Sicherung einer guten Stromstabiiisierung groß sein muß, überbrückt. Der Strom von der Quelle 1 zum Steuertransformator 25 fließt jetzt nur noch über das hitende Ventil 20.

Durch den primärseitigen plötzlichen Stromanstieg gibt der Sfeuertransformator sekundärseitig ein Ansteuersignal an den Leistungsschalter 24, der öffnet und den in Fig. 2 mit 28 bezeichneten Gleichstrom von Quelle 27 zum Verbraucher 26 fließen läßt. Dieser Verbraucherstrom fließt gleichzeitig über die zusätzliche Wicklung 2 von Kern 12 und ändert dessen Magnetfluß entsprechend der Größe des Belastungsstroms im Zustand der Sättigung aufgrund der Steuerwicklungen. Dieser Zustand bleibt aufrechterhalten bis zum Ende der positiven Halbwelle der Wechselspannung von Quelle 1 zum Zeitpunkt ti-

Zum Zeitpunkt h ändert die Spannung der Quelle 1 ihr Vorzeichen und die Kerne 11, 12 werden während der negativen Halbwelle ummagneüsiert.

Bezeichnet man das Ende der negativen Halbwelle mit r₄, so wird der Kern 12 zu einem Zeitpunkt /j, der zwischen I₂ und f₄ liegt, in die Sättigung geraten, wodurch analog dem oben Beschriebenen der Schalter 19 eingeschaltet wird und die Wicklungen 3 und 5 überbrückt werden. Es entsteht iii entsprechender Weise ein Stromftuß 29 im Verbraucher 26.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sättigungsdrossel mit freier Magnetisierung, deren Wechselstromwicklungen mit einer angeschlossen Belastung in Reihe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Wechselstromwicklungen (3,5) Schaltelemente (19,20) parallelgeschaltet sind, die derart selbsttätig gesteuert sind, daß beim Obergang der Drossel vom Erregungszeitinterval! zum Leitungszeitintervall diese Wechselstromwicklungen durch jeweils eines der Schaltelemente überbrückt werden und beim umgekehrten Übergang eine Widereinschaltung der Wechselstromwicklungen in den Belastiingskreis stattfindet, wobei die Belastung ein Steuertransformator (25) ist, der jekundärseitig Leistungsschalter (23,24) steuert, welche den Stromdurchgang durch einen Verbraucher (26) von einer Gleichstromquelle (27) schalten, und wobei zusätzliche Wicklungen (2, 6) auf den ίο Kernen (12, 11) der Sättigungsdrossel vorgesehen sind, die in den Kreis Gleichstromquelle (27) Verbraucher (26) geschaltet sind.