DE2263991A1 - Kuehlsystem mit elektrischer stromversorgung - Google Patents

Kuehlsystem mit elektrischer stromversorgung

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DE2263991A1
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James Brent Farr
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Tecumseh Products Co
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Description

Tecumseh Products Company,
Tecemseh, Michigan 49286, USA
Kühlsystem mit elektrischer Stromversorgung
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere eine elektrische Stromversorgung zum Antrieb- des Kühlkompressormotors transportabler Kühleinheiten.
In motorisierten Fahrzeugen, wie Feld-, Lager-, Aufenthalts-, Wohn- ο.dgl.-wagen bzw. -anhängern etc., ist die übliche Wechselstromversorgung (115 V, 60 Hz) für den Betrieb eines Wechselstrommotors einer in dem Fahrzeug installierten transportablen Kühleinheit nicht leicht verfügbar, da die üblichen elektrischen Systeme für derartige Fahrzeuge Gleichstromsysteme sind, und zwar typischerweise 12 V-Gleichstromsysteaie. Es sind zwar transportable Wechselstromgeneratoren für die Anbringung auf derartigen Fahrzeugen zum Zwecke der Versorgung mit dem üblichen Wechselstrom verfügbar, jedoch sind derartige Generatoren im allgemeinen unerwünscht, da sie sehr raumaufwendig und verhältnismässig teuer sind. Schliesslich sind auch verschiedene Inverter verfügbar, die zum Zwecke der Entwicklung von Wechselstromleistung mit elektrischen Gleichstromsystemen verbunden werden können. Im allgemeinen sind diese Inverter ziemlich
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hoch entwickelt und ebenfalls verhältnismässig teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten, niedrige ; Kosten verursachenden Inverter zu schaffen, um die Kosten von ; transportablen Kühleinheiten, der vorerwähnten Art dadurch be- j trächtlich herabzusetzen. In der Vergangenheit wurden Inverter, die zum Antrieb der Wechselstrommotoren transportabler Kühleinheiten benutzt wurden, so entworfen, dass sie übliche Wechsel- :
Stromleistung hervorbrachten, ohne dass die besondere mit dem |
Inverter zu verbindende Last in spezifischer V/eise Berücksich- j tigung fand. Derartige Inverter sind im allgemeinen so entworfen, dass am Ausgang eine Wechselspannung zur Verfügung steht, die über den erwarteten Änderungsbereich im Niveau der Batteriespannung eine Nennamplitude und -frequenz aufweist, dass sie dadurch jeder Vechselstromausrüstung angepasst ist, die von einer 115 V, 60 Hz - Leistungsquelle betrieben wird.
Der Inverter der vorliegenden Erfindung ist in spezifischer Weise für den Antrieb eines Wechselstrominduktionsmotors eines Kühlkompressors gestaltet. Die Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung oder Erkenntnis, dass durch Zulassung einer Veränderung der an den Motor abgegebenen V/echselspannungsamplitude und -frequenz mit dem Niveau der Batteriespannung die schlechte Wirkung in der Motorleistung herabgesetzt v/ird, während der Inverter im Vergleich zu derzeit verfügbaren Invertern, die in transportablen Kühleinheiten verwendet v/erden, unter beträchtlich herabgesetzten Kosten aufgebaut werden kann. Mit der Erfindung wird ein Inverter vorgeschlagen, der die Amplitude und Frequenz der Wechselspannung, die .an den Kompressormotor abgegeben wird, automatisch verändert, und zwar als gesteuerte Funktionen des Spannungsniveaus der Batterie, so dass ein verbesserter Motorbetrieb erreicht wird. Im einzelnen bedeutet das insbesondere folgendes: Während des Betriebs des Fahrzeuges kann die Spannung, die von einer 1'2 V-Gleichstromspeicherbatterie abgegeben wird, irgendwo im Bereich von ungefähr 9 V bis etwa 14,5 V
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liegen, was vom Ladungs- und Belastungszustand der Batterie abhängt. Der erfindungsgemässe Inverter ist so aufgebaut, dass er eine nominelle Wechselspannung (d.h. 115 V, 60 Hz) bei nomineller Batteriespannung (d.h. 12V Gleichspannung) hervorbringt. Wenn ■■ -die Batteriespannung zunimmt,' dann entwickelt der Inverter eine erhöhte Amplitude und eine erhöhte Frequenz der Wechselspannung; wenn dagegen die Batteriespannung abnimmt, dann weist die am Ausgang des Inverters zur Verfügung stehende Wechselspannung eine herabgesetzte Amplitude, und eine herabgesetzte Frequenz auf. Auf diese V/eise setzt der Inverter die Möglichkeit des Verlustes von Motorleistung bzw. -Wirksamkeit herab, die andernfalls auftreten würde, wenn die Batteriespannung von ihrem Nennwert abweicht; die Möglichkeit dieses Verlustes wird durch die Erfindung nicht nur herabgesetzt, sondern kann dadurch auch ganz ausgeschaltet werden. Wie weiter unten in näheren Einzelheiten erläutert v/erden wird, bewirkt die funktionelle Beziehung der Amplitude und Frequenz der vom Inverter entwickelten Wechselspannung zur Grosse der Batteriespannung, dass der Induktionsmotor des Kompressorsystems mit einer Wellenform betrieben wird, die ein im wesentlichen konstantes Volt-Sekunden-Produkt besitzt. Auf diese Weise wird der Eisenkern des Induktionsmotor niemals jenseits des Auslegungspunktes der Flussdichte betrieben, sowie umgekehrt auch niemals weit unterhalb des Auslegungspunktes. Infolgedessen wird die Möglichkeit übermässiger Motorstatorströme, die beim Anwachsen der Batteriespannung auftreten und zusätzliche Wärme in der Motorwicklung erzeugen würden, entweder herabgesetzt oder ganz ausgeschaltet, und zwar ebenso wie die Möglichkeit eines herabgesetzten Motordrehmoments im Falle des Absinkens der Batteriespannung.
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass zwar bei einer Form des erfindungsgemässen Inverters eine im wesentlichen direkt proportionale Veränderung der Amplitude und Frequenz mit der Battcriespannung erfolgen kann, dass aber die Erfindung nicht notwendig auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt ist.
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Infolgedessen kann der Inverter alternativ so aufgebaut sein, dass er in Abhängigkeit von einer Änderung der Batteriespannung eine Änderung der Frequenz des Wechselstromausganges erzeugt, die sich von der Änderung der Amplitude dieses Wechselstromausgangs unterscheidet. Beispielsweise kann in einem Inverter, der eine vorgegebene prozentuale Abnahme der Wechselspannungsamplitude in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Herabsetzung der Batteriespannung erzeugt, die Herabsetzung dieser Batteriespannung eine prozentuale Abnahme der Wechselspannungsfrequenz veranlassen, die grosser als die vorgegebene prozentuale Herabsetzung der- Spannungsamplitude ist. Das ist besonders vorteilhaft während des Startens des Kompressormotors, weil ein grösseres Startdrehmoment bei herabgesetzter Batteriespannung hervorgebracht werden kann, wobei diese Herabsetzung der Batteriespannung durch die Motorstartlast veranlasst wird, die durch den Inverter auf die Batterie zurückwirkt.
Die vorstehenden sowie weiteren Vorteile und Merkmale der Erfindung, insbesondere des erfindungsgemässen Inverters, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Schaltbild einer transportablen Kühleinheit, welche die elektronische Stromversorgung nach der Erfindung umfasst;
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines in der Stromversorgung nach Fig.1 verwendbaren Inverters;
Fig. 3 ein schematisches elektrisches Schaltbild
einer zweiten Ausführungsforrn des Inverters;
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Fig. 4 ein schematisches elektrisches Schaltbild
einer dritten Ausführungsform des Inverters;
Fig. 5 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer Abwandlung der Schaltung nach Fig.4;
Fig. 6 ein schematisches elektrisches Schaltbild
einer anderen Abwandlung der Schaltung nach Fig.4; und
Fig. 7 eine Kurvendarstellung für das Verständnis eines Aspekts der Erfindung.
Eine in Fig. 1 dargestellte transportable Kühleinheit besitzt ein übliches Kühlsystem, das allgemein mit 10 bezeichnet ist, und eine übliche, hermetisch abgedichtete Kühlkompressoreinheit 12 (beispielsweise eine Einheit der Art, wie sie in der US-Patentschrift 3,237,848 beschrieben ist) umfasst, sowie einen Kondensor 14, eine Kapillare 16 und einen Verdampfer 18. Der Antrieb für die Einheit 12 erfolgt durch einen Induktionsmotor 20, der innerhalb des hermetisch abgedichteten Gehäuses der Einheit 12 angebracht ist. Nach der schematischen Darstellung des Motors 20 weist dieser eine Haupt- oder Läuferwicklung 22 und eine Start- oder Hilfswicklung 24 auf. Die Hauptwicklung 22 kann elektrisch direkt an die beiden Ausgänge der Wechselstromversorgung angeschaltet werden, und zwar durch Motorleitungen und 28, die jeweils mit den Enden der Wicklung 22 verbunden sind. Zum Starten des Motors wird die Hilfswicklung 24 über einen Startkondensator 24a und einen Laufkondensator 25, die parallel zueinander sind, elektrisch mit den beiden Ausgängen der Wechselstromversorgung verbunden. Yfenn der Motor einmal seine Laufgeschwindigkeit erreicht hat, dann wird der Kondensator 24a durch die Öffnung eines normalerweise geschlossenen Relaiskon'takts 26a aus dem Kreis herausgenommen. Der Kontakt 26a öffnet, wenn die zwischen den Enden der Startwicklung 24 entwickelte Spannung eine vorbestimmte Höhe erreicht, was durch die potentialempfind-
~* D —
liehe Relaisspule 27 festgestellt wird. Die Gaspumpe oder der Kompressor (nicht dargestellt) der Einheit 12 komprimiert gasförmiges Kühlmittel, das vom Verdampfer 18 zurückkommt, und pumpt dieses Kühlmittel in den Kondensor 14 in üblicher Weise. Die Wechselspannung zum Antrieb des Motors 20 wird durch die elektrische Stromversorgung nach der vorliegenden Erfindungentwickelt, wobei diese Stromversorgung eine Inverter-Schaltanordnung 30 und eine Gleichstrombatterie 32 umfasst. Die Batterie 32 ist über Leitungen 34 und 36 mit den Eingangsanschlüssen des Inverters 30 verbunden, während die Ausgangsanschlüsse des Inverters 30 ihrerseits über Leitungen 26 und 28 mit dem Motor 20 verbunden sind.
Eine erste Ausführungsform des Inverters 30 ist in Fig. 2 mit 30a bezeichnet. Der Inverter 30a umfasst eine Oszillatorstufe 38 und eine Invertierstufe 40, die miteinander zusammenwirken, um die Amplitude und Frequenz der AusgangswechseLspannung in Übereinstimmung mit dem Spannungsniveau der Batterie 32 zu verändern, w.ie weiter unten näher erläutert ist. Der positive Anschluss der Batterie 32 ist über eine Sicherung 42 mit dem positiven Anschluss 39a des Inverters 30a verbunden, während der negative Anschluss der Batterie mit dem negativen Anschluss 39b verbunden ist, welcher an Masse liegt. Eine Diode 41 ist mit der Lastseite der Sicherung 42 verbunden, und zwar zu dem Zweck, die Sichen :g 42 zum Durchbrennen zu bringen, wenn die Batterie 32 mit umgekehrter Polarität angeschaltet wird. Im einzelnen ist der Kathodenanschluss der Diode 4.1 direkt mit dem Anschluss 39a (dem Lastanschluss der Sicherung 42) verbunden, während der Anodenanschluss der Diode 41 an Masse gelegt ist. Wenn daher die Batterie 42 umgekehrt angeschaltet wird (d.h., wenn der positive Batterieanschluss mit dem Anschluss 39b und der negative Anschluss mit dem Anschluss 39a verbunden v/ird), dann wird die Diode 41 in Durchlassrichtung vorgespannt, um eine Reihenschaltung zu vervollständigen, die von dem positiven Batterieanschluss über die Diode und die Sicherung zurück zum negativen Batterieanschluss verläuft. Da die in ©WÄW^fisrÄQh^ung vorgespannte Diode und die
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Sicherung eine ausserordentlich niedrige Impedanz zwischen den Batterieanschlussen bilden, wird ein hoher Strom durch die Diode geleitet, der die Sicherung zum Durchschmelzen bringt, wodurch die übrige Schaltung des Inverters vor einer möglichen Beschädigung oder Zerstörung bewahrt- wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Zenerdioden 88 und 90 diesen Schutz ebenfalls ermöglichen können, indem sie unter den obigen Bedingungen Strom zum Zwecke des Durchbrennens der Sicherung 42 leiten, was allerdings voraussetzt, dass die Dioden 88 und 90 mit einer für diesen Zweck ausreichenden Stromstosskapazität ausgewählt worden sind. Wenn jedoch die Schaltungserfordernisse die Verwendung von Dioden 88 und 90 verlangen, welche diese Bedingungen nicht erfüllen können, dann ist die Verwendung der Diode 41 zu empfehlen. Der Inverter 30a wird durch Schliessen eines Schalters 44 eingeschaltet, wodurch die Batterie 32 mit der Oszillatorstufe 38 verbunden wird. Die Oszillatorstufe 38 umfasst über Kreuz miteinander gekoppelte Transistoren 46 und 48, die so angeordnet sind, dass sie einen oszillierenden Fluss im Kern 50 eines Transformators 52 hervorrufen. Der Transformator 52 besitzt ein Paar Primärwicklungen 54 und 56, die elektrisch in der Oszillatorstufe 38 verbunden bzw. geschaltet sind, sowie ein Paar Sekundärwicklungen 58 und 60, die elektrisch in der Invertierstufe 40 (zu Zwecken der Klarheit ist der Kern 50 schematisch getrennt in beiden Stufen 38 und 40 dargestellt) geschaltet sind. Der Transformator 52 koppelt infolgedessen die Oszillatorstufe 38 mit der Invertierstufe 40 durch den im Kern 50 entwickelten magnetischen Fluss, der die vier Wicklungen 54, 56, 58 und 60 koppelt. Wie nachstehend näher erläutert wird, steuert die Oszillatorstufe 38 die Betriebsfrequenz der Invertierstufe 40 über diese Transformatorkopplung.
Bei der Beschreibung der elektrischen Verbindung der Wicklungen
'■ und 56 wird auf die "Punktkonvention" Bezug genommen. In Übereinstimmung damit wird davon ausgegangen, dass ein Stromfluss in den Anschluss der Wicklung, die durch den Punkt bezeichnet ist, einen positiven Fluss in dem Kern zur Folge hat, auf den
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die Wicklung aufgewickelt ist.
.Die Primärwicklungen 54 bzw. 56 sind in Kollektorkreise der Transistoren 46 und 48 geschaltet, wobei der mit einem Punkt versehene Anschluss einer Wicklung direkt mit dem Kollektor ihres zugeordneten Transistors verbunden ist, während der nicht mit einem Punkt versehene Anschluss der anderen Wicklung direkt mit dem Kollektoranschluss ihres zugeordneten Transistors verbunden ist. In diesem Falle ist der mit einem Punkt versehene Anschluss der Wicklung 56 mit dem Kollektor des Transistors 48 und der nicht mit einem Punkt versehene Anschluss der Wicklung 54 mit i
dem Kollektor des Transistors 46 verbunden. Der andere Anschluss j
jeder Wicklung ist mit dem Kathodenanschluss 62 der Diode 64 verbunden, deren Anodenanschluss 66 über den Schalter 44 zur Batterie 32 zurückgeführt ist. Die Emitter der beiden Transistoren j sind miteinander sowie mit dem negativen Anschluss (oder Masse) !
der Batterie 32 verbunden. Der Widerstand 68 bildet eine Kreuzkopplung des Kollektors des Transistors 46 zur Basis des Transistors 48, und der Widerstand 70 bildet eine entsprechende Kopplung des Kollektors des Transistors 48 zur Basis des Transistors 46.
Die Oszillatorstufe 38 arbeitet nach Schliessen des Schalters 44, um eine oszillatorische Fluss-Wellenform im Kern 50 des Transformators 52 in der folgenden V/eise zu erzeugen. Zunächst wird durch den geschlossenen Schalter 44 und die Diode 64 ein sehr geringer Strom aus der Batterie 32 gezogen. Dieser Strom verteilt sich in den beiden Zweigen der Stufe 38, ein Teil geht durch die Wicklung 54 und der Rest durch die Wicklung 56 hindurch. Teile dieser beiden Ströme werden durch eine Kreuzkopplung auf die Basen der Transistoren 46 und 48 gegeben. Da die Verstärkungseigenschaften der beiden Transistoren nicht identisch sind, hat einer der Transistoren die Tendenz, eher in den eingeschalteten Zustand überzugehen als der andere. Wenn der eine Transistor in den eingeschalteten Zustand übergeht, dann ist die Wirkung derart, dass der andere Transistor im ausgeschalteten
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Zustand gehalten wird.Geht man beispielsweise davon aus, dass der Transistor 46 zuerst in den eingeschalteten Zustand übergeht, dann vermindert dessen zunehmende Leitfähigkeit seine Kollektorspannung, die ihrerseits über den Widerstand 68 angekoppelt ist, um zu verhindern, dass der Transistor 48 in den leit- * fähigen Zustand übergeht. Zur gleichen Zeit gelangt im wesentlichen die gesamte Batteriespannung'an die beiden Enden der Wicklung 54, wodurch der Fluss im Kern 50 in der positiven Richtung zu wachsen beginnt. Die Transformatoreigenschaften sind vorzugsweise derart, dass der Fluss nun im wesentlichen linear nach der positiven Sättigung zu anwächst. Wenn sich der Kern 50 zu sättigen beginnt, nimmt der Strom, der durch die Wicklung 54 und in den Kollektor des Transistors 46 fliesst, zu, bis der Transistor 46 mit seiner konstanten Basisstromversorgung nicht mehr langer einen höheren Kollektorstrom zur Verfügung stellen kann. Zu dieser Zeit nimmt die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 46 zu, und diese erhöhte Spannung liefert einen Basisstrom durch den Widerstand 68 für den Transistor 48. Wenn der Transistor 48 in den eingeschalteten Zustand über geht, dann hat dessen herabgesetzte Kollektor-Emitter-Spannung das Bestreben, den Basisstromfluss durch den Widerstand 70 in dem Transistor 46 herabzusetzen und dadurch den Transistor 46 in den ausgeschalteten Zustand überzuführen. Da nunmehr im wesentlichen die gesamte Batteriespannung an den Enden der Wicklung 56 anliegt, schlägt der Fluss im Kern nach der negativen Sättigung zu um. Wenn sich der Kern in der negativen Richtung zu sättigen beginnt, dann wird der Transistor 48 ausgeschaltet und der Transistor 46 wird in der oben beschriebenen Art eingeschaltet, so dass der Zyklus wiederholt werden kann. Daher ist die Wellenform des Flusses im Kern 50 allgemein dreieckförmig. Wie ohne weiteres einzusehen ist, sättigt sich der Kern 50 bei höheren Batteriespannungen schneller, wodurch die Frequenz der Oszillationen erhöht wird, während die Sättigung bei niedrigeren Batterie spannungen langsamer erfolgt, so dass dann die Frequenz herabgesetzt wird. Jedoch ist die prozentuale Veränderung der Schwingungsfrequenz nicht exakt direkt proportional zur prozen-
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tualen Veränderung der Batteriespannung. Das liegt daran, dass die Diode 66 und die Kollektor-Emitter-Kreise der Transistoren 46 und 48 im wesentlichen konstante Spannungsabfälle liefern, die im wesentlichen unabhängig vom Stromfluss von der Batterie für den Betriebsbereich der Oszillatorstufe 38 sind. Die zwischen den Enden jeder Primärwicklung 54 und 56 eingeprägte Spannung ist für den Fall, dass der der Primärwicklung zugeordnete Transistor leitet, daher gleich der Batteriespannung minus der Summe aus der Kollektor-Emitter-Spannung am zugeordneten Transistor und der Anoden-Kathoden-Spannung an der Diode 64. Diese Tatsache hat zur Folge, dass eine Verschiebung in der Kurve der Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der Batteriespannung hervorgerufen wird, wie durch die Kurvendarstellung in Fig. 7 veranschaulicht ist. Aus Fig.7 kann man ersehen, dass der Kurvenverlauf nicht durch den gemeinsamen Nullpunkt geht, und daher ist die Schwingungsfrequenz der Batteriespannung allein nicht exakt direkt proportional, vielmehr ist sie der Batteriespannung minus der Versetzungswirkung der Spannungsabfälle am Transistor und an der Diode direkt proportional. Die mathematische Beziehung für den in Fig. 7 dargestellten Kurvenverlauf wird durch die folgende Formel wiedergegeben:
f - kEb - fο
worin
f = die Wechselspannungsfrequenz E, = die Batteriespannung
k = Konstante
f = die Versetzung, ausgedrückt als Frequenz,
Infolgedessen erzeugt eine vorgegebene prozentuale Veränderung der Batteriespannung eine grössere prozentuale Veränderung der Frequenz der Schwingungen. Diese Beziehung zwischen den Prozentsätzen ist in Fig. 7 für den Fall zum Ausdruck gebracht, dass die
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Batterie spannung von V>, V auf Vp V abfällt. Die Schwingungsfrequenz fällt entsprechend von f^ Hz auf f_ Hz ab, und die algebraische Beziehung zwischen der prozentualen Frequenzänderung und der prozentualen Änderung der Batteriespannung wird durch die in Fig. 7 dargestellte Formel wiedergegeben. Bei sehr kleinen Versetzungen, die sich beispielsweise dann ergeben, wenn die Oszillatorstufe 38 durch eine 12 V-GIeichstrombatterie betrieben wird und einen Gesaratspannungsabfall an der Diode 62 und dem leitenden Transistor:von ungefähr 1 V oder weniger aufweist, ist die prozentuale Frequenzänderung nur wenig grosser als die prozentuale Änderung der Batteriespannung, so dass infolgedessen in diesem Falle die.Frequenz im wesentlichen proportional zur Batteriespannung ist. Wie anschliessend anhand weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich sein wird, erzeugt eine grössere Versetzung eine entsprechend grössere Frequenzänderung bei einer vorgegebenen Änderung der Batteriespannung. Darüber hinaus muss der Kurvenverlauf keineswegs eine gerade Linie sein.
Es sei nun auf Einzelheiten der Invertierstufe 40 eingegangen. Ein Invertiertransfo.rmator 72 besitzt zwei-Primärwicklungen 74 und 76 sowie eine einzige Sekundärwicklung 79, die auf einen magnetischen Kern 78 gewickelt sind. Die beiden Primärwicklungen 74 und 76 sind einzeln mit den einzelnen Transistoren 80 bzw. 82 verbunden. Verwendet man wieder die "Punktkonvention", so ist festzustellen, dass der mit einem Punkt versehene Anschluss der einen Primärwicklung mit dem Emitter des einen Transistors verbunden ist, während der nicht mit einem Punkt versehene Anschluss der anderen Primärwicklung an den Emitter des anderen Transistors geführt ist. Der andere Anschluss jeder Wicklung ist mit dem positiven Batterieanschluss verbunden, während die Kollektoren der beiden Transistoren mit dem negativen Batterieanschluss verbunden sind. In diesem Falle ist der nicht mit einem Punkt versehene Anschluss der Wicklung 74 mit dem Emitter des Transistors 80 und der mit einem Punkt versehene Anschluss der Wicklung 76 mit dem Emitter des Transistors 82 verbunden.
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Die Sekundärwicklung 79 ist an Leitungen 26 und 28 angeschlossen, über die dem Motor 20 Wechselspannung zugeführt wird. Widerstände 84 und 86 sind in Reihe mit den Sekundärwicklungen 58 bzw. 60 des Transformators 52 und über die Emitter-Basis-Kreise der Transistoren 80 bzw. 82 geschaltet. Zenerdioden 88 und 90 sind als Nebenschlüsse zu den Emitter-Kollektor-Kreisen der Transistoren 80 bzw. 82 geschaltet, wobei ihre jeweiligen Kathoden mit dem Emitter ihres zugeordneten Transistors und ihre jeweiligen Anoden mit dem Kollektor dieses Transistors verbunden sind.
Es sei nunmehr in Einzelheiten auf das Zusammenwirken zwischen der Invertierstufe 40 und der Oszillatorstufe 38 eingegangen, wobei vom Betrieb im eingeschwungenen Zustand bzw« im Dauerzu-. stand ausgegangen wird. Die Verbindung der Sekundärwicklungen 58 und 60 des Transformators 52 bewirkt in Übereinstimmung mit der "Punktkonvention", dass die Transistoren 80 und 82 abwechselnd in den eingeschalteten und in den ausgeschalteten Zustand tibergehen, und zwar in im wesentlichen gleichen Zeitintervallen in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Oszillatorstufe 38. Geht man davon aus, dass sich der Fluss im Kern 50 des Transformators 52 in einem maximal negativen Bereich seiner dreieckförmigen Wellenform befindet, dann bewirkt die Oszillatorstufe 38, dass der Fluss beginnt, nach seinem maximalen positiven Wert hin zuzunehmen. Der positiv zunehmende Fluss induziert eine Spannung in der Wicklung 58, die den Transistor 80 in den eingeschalteten Zustand vorspannt, sowie eine Spannung in der Wicklung 60, welche den Transistor 82 in den ausgeschalteten Zustand vorspannt. Wenn der Fluss im Kern 50 den maximalen positiven Bereich seiner Wellenform erreicht, dann arbeitet die Oszillatorstufe 58 so, dass der Fluss zurück nach seinem maximalen negativen Wert hin herabgesetzt wird. Der negativ abnehmende Fluss führt nun zu Spannungen in den Wicklungen 58 und 60, welche den Transistor in den ausgeschalteten Zustand bzw. den Transistor 82 in den eingeschalteten Zustand überführen. Infolgedessen schaltet die Oszillatorstufe 38 die Transistoren 80 und 82 abwechselnd ein und aus, und zwar bei einer kontrollierten Frequenz, die eine Funktion der Batteriespannung ist.
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Betrachtet vman nun die Betriebsweise der Invertierstufe 40 während des Dauerbetriebs genauer, dann stellt man fest, dass die Transistoren 80 und 82 den Stromfluss in den Primärwicklungen 74 und 76 des Transformators 72 steuern, um eine periodische Flusswellenform im Kern 78 entstehen zu lassen, die eine Wechselspannung in der Sekundärwicklung .79 für den Antrieb des Motors 20 induziert.
Wenn der Transistor 80 in den ausgeschalteten Zustand übergeht, wird der Stromfluss in dem mit einem Punkt versehenen Anschluss der Wicklung 74, welcher einen positiven Fluss im Kern 78 entwickelt hat, plötzlich blockiert. Infolgedessen wird eine v/eitere Zunahme des positiven Flusses verhindert, und daher befindet sich die Flusswellenform bei ihrem maximalen augenblicklichen positiven Wert. Da es hinsichtlich des Flusses im Kern 78 theoretisch unmöglich ist, dass sich dieser augenblicklich ändert, fliesst nunmehr Strom in den mit einem Punkt versehenen Anschluss der Wicklung 76, um den Kernfluss aufrechtzuerhalten. Dieser Strom fliesst in einer Schleife zurück durch die Batterie 32 und die Diode 90, die in ihrem vorwärtsleitenden Bereich arbeitet. Falls in der Streuinduktivität der Wicklung 74 zu der Zeit, in welcher der Transistor 80 in den ausgeschalteten Zustand übergeht, genügend Energie gespeichert sein sollte, um eine Momentanspannung an den Enden der Wicklung entstehen zu lassen, welche die Differenz zwischen der Zener-Durchbruchsspannung der Diode 88 minus der Batteriespannung überschreitet, dann arbeitet die Zenerdiode 88 momentan in ihrem Zenerbereich, um diese gespeicherte Energie abzuleiten. Die Zenerdiode 88 begrenzt daher die Momentanspannung an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 80, um den Transistor vor einem Zustand zu schützen, der sonst zu dessen Zerstörung führen würde. Es sei darauf hingewiesen, dass der Stromfluss, der sich anfänglich in der Wicklung 76 einstellt* von relativ kurzer Zeitdauer ist, da die Batterie 32 sofort das Bestreben hat, seine Richtung umzukehren. Infolgedessen beginnt der Fluss im Kern 78 nun, von seinen maximalen positiven Wert nach seinem.maximalen negativen Wert hin ab-
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zunehmen, und zv/ar in Übereinstimmung mit dem sich ändernden Strom in der Wicklung 76. Die Diode 90 arbeitet nur so lange in ihrem Vorwärts-Leitbereich, bis der Stromfluss in dai rat einen; Punkt versehenen Anschluss der Wicklung 76 auf Null reduziert ist. Danach ist die Diode 90 nichtleitend, während der Stromfluss in den nicht mit einem Punkt versehenen Anschluss der Wicklung 76 zum Hervorbringen eines negativen Kernflusses durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 82 geführt v/ird. Wenn die Oszillatorstufe 38 arbeitet, um den Transistor 82 in den ausgeschalteten und den Transistor 80 in den eingeschalteten Zustand überzuführen, wird der Stromfluss in der Wicklung 76, der einen negativen Fluss im Kern 78 entwickelt hat, plötzlich blockiert. Die Zenerdiode 88 arbeitet nun so, wie die Zenerdiode 90 arbeitete, als der Transistor 80 in den ausgeschalteten und der Transistor 82 in den eingeschalteten Zustand übergeführt. wurde, und umgekehrt, so dass ein Strom kurzer Zeitdauer in den nicht mit einem Punkt versehenen Anschluss der Wicklung 74 fliesst. Dieser Strom wird danach durch die Batterie 32 umgekehrt, um den Kernfluss umzukehren. Mit dieser Anordnung der Umkehrstufe 40 wird eine alternierende Flusswellenform im Kern 78 entwickelt, so lange eier Schalter 44 geschlossen bleibt.
Wie leicht einzusehen ist, bestimmt die Gestalt der durch den Primärkreis des Transformators im Kern 70 entwickelten oszillie renden Flusswellenform die Gestalt der Wechselspannung, die in der Sekundärwicklung 79 induziert v/ird. Der Transformator 72 ist daher in Übereinstimmung mit bekannten Transformatorauslegungskriterien ausgelegt, und zv/ar unter Berücksichtigung der Amplituden- und der Frequenzcharakteristik der Wechselspannung, die durch den Inverter 30a zum Anlegen an den Motor 20 über den Spannungs-Arbeitsbereich der Batterie 32 entwickelt werden soll. Die abwechselnde Anlegung der Batteriespannu.ig an die Primärwicklunger: 74 und 76 durch Betrieb der Transistoren 80 bzw. 82 ist der- Anlegung einer Rechteckv/ellenspannung wechselnder PoIarit: t an eine .inzige Primärwicklung äquivalent. Geht man von
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einem idealen Transformator aus, dann ist die in der Sekundärwicklung des Transformators aufgrund dieser rechteckwellenförmigen Eingangsspannung entwickelte Ausgangsspannung ebenfalls eine Rechteckwellenspannung. Die Amplitude einer derartigen Sekundärspannung ist gleich der Primärspannung multipliziert mit dem Verhältnis der Transformatorwindungen, während ihre Frequenz die gleiche wie diejenige der Primär spannung ist. Daher ent-. wickelt die an die Primärwicklung angelegte Rechteckwellenspanming im Idealfalle eine dreieckförmige Flusswellenform im Kern 78, die ihrerseits eine Rechteckwellenspannung in der Sekundärwicklung 79 induziert. Abweichungen vom Idealfalle können mathematisch am besten durch die Form, der Differentialgleichung des Kirchhoff'.sehen Gesetzes der Reihenspannungsabfälle beschrieben werden. Obwohl die Erfindung Inverter im Auge hat, die vom Idealfalle abweichen, sei darauf hingewiesen, dass sich die bevorzugte Ausfuhrungsform dem vorerwähnten Idealfall annähern sollte. Ein wichtiger Vorteil der bevorzugten Ausbildungsform besteht darin, dass die in der Wicklung 79 entwickelte Sekundärspannung keinerlei Diskontinuitäten aufweist, die dort auftreten können, wo der Betrieb der Invertierstufe eine Sättigung des Transformatorkerns 78 zur Folge hat.
Es sei nunmehr auf Einzelheiten der funktioneilen Beziehung zwischen der Batteriespannung und der Amplitude sowie der Frequenz der durch den Inverter 30a an den Motor 20 angelegten Wechselspannung eingegangen» Aus der vorstehenden Erläuterung ist erkennbar, dass dann, wenn entweder der Transistor 80 oder 82 leitet, das Anliegen der Batteriespannuryg an der zugehörigen Primärwicklung 74, 76 den Fluss, im Kern 78 in. einem Mass ändert, dass eine Funktion der Batteriespannung minus dem Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des leitenden Transistors ist. Im Idealfalle ist die Amplitude der in der Wicklung 79 induzierten Wechselspannungs-Rechteckwelle. gleich der Batteriespannung minus dem Emitter-Kollektor-Spannungsabfall an dem leitenden Transistor 80 t 82, multipliziert mit dem Windungsver-
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hältnis der Sekundärwicklung 79 zur Primärwicklung 74, 76, die erregt_wird. Da der Emitter-Kollektor-Spannungsabfall im Vergleich mit der Nennspannung der Batterie 32 (12 V) relativ klein ist (weniger als 0,1 V, sofern nicht die BasLsansteuerung inadäquat ist), ist die Amplitude der in der Sekundärwicklung 79 entwickelten Rechteckwellenspannung im wesentlichen proportional zur Batteriespannung. Ein wesentlicher Aspekt des bevorzugten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Frequenz der Flusswellenform im Kern 78 vollständig unabhängig von dem Fluss im Kern 78 ist und allein durch die Oszillatorstufe 38 gesteuert wird. Da die Frequenz der Oszillatorstufe 38 bei einer vorgegebenen Konfigurationdieser Stufe allein eine Funktion der Spannung der Batterie 32 ist, besitzt die im Kern 78 entwickelte Flusswellenform eine Amplituden- und Frequenzcharakteristik, welche einzeln wählbare Funktionen der Batteriespannung sind. Dieser Aufbau gestattet es, die Invertierstufe 40 so auszulegen, dass sich die Amplitude der Wechselspannung als ausgewählte Funktion der Batteriespannung unabhängig von der besonderen Frequenzcharakteristik, die mit der Auslegung der Oszillatorstufe "8 ausgewählt worden ist, verändert, sowie umgekehrt, die Oszillatorstufe 38 so auszulegen, dass sich die Frequenz der Wechselspannung als ausgewählte Funktion der Batteriespannung unabhängig von der besonderen Amplitudencharakteristik, die mit der Auslegung der Invertierstufe 40 ausgewählt worden ist, ändert. Infolgedessen kann die Art und Weise, in der sich die Gestalt der Ausgangswechselspannung mit der Batteriespannung ändert, je nach Wunsch durch die Einzelauslegungen der Oszillatorstufe 38 und der Invertierstufe 40 ausgewählt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich wegen des Betriebs der Invertierstufe 40 (unter der Annahme eines idealen Transformators 72) die Wechselspannungsamplitude als eine im wesentlichen lineare Funktion der Batteriespannung und die V/echselspannungsfrequenz ebenfalls als eine im wesentlichen lineare Funktion der Batteriespannung ändern, sofern man annimmt, dass die Versetzung
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der Frequenz-Batteriespannungs-Kurve, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, relativ klein zur Batterienennspannung ist.
Die Zenerdioden 88 und 90 verbessern den Betrieb der Invertier-.stufe 40 in zv/eierlei wichtiger Weise. Zum ersten arbeiten
die Dioden 88 und 90 unmittelbar nach Abschaltung der Transistoren 82.bzw. 80 jeweils wie konventionelle Dioden, um den
richtigen Stromfluss in den Primärwicklungen 74, 76 zur Aufrechterhaltung der augenblicklichen Flussverkettung im Kern 78 zur Verfügung zu stellen. Daher wird die Grosse der Schalt-Stoss-Spannung herabgesetzt gegenüber der Grosse, die sich ergeben würde, wenn die Zenerdioden beispielsweise durch konventionelle Dioden ersetzt wurden. Zum zweiten sind die Dioden 88 und 90 in der Lage, unmittelbar nach dem Ausschalten ihres zugeordneten Transistors 80 und 82 jeweils als Zenerdioden zu arbeiten, um den Transistor vor der Spannung zu schützen, die durch das Zusammenfallen des Streuflusses in den zugeordneten Primärwicklungen 74, 76 induziert wird·. Ein weiterer Punkt, der zu
beachten ist, betrifft den Einschwingvorgang des Inverters 30a während der Inbetriebnahme. Da die Restflüsse in den jeweiligen ' Kernen 50 und 78 eine ungewisse Grosse besitzen, kann es vorkommen, dass der anfängliche Zyklus o.dgl. nicht gleichmässig
ist. Wenn jedoch dieser Zustand einmal vorbeigeht, arbeitet der Inverter 30a so, dass die gesteuerteWechselspaiinungswellenform in der Sekundärwicklung 79 entwickelt wird, wie vorstehend erläutert worden ist. . · '
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit 30b bezeichnet ist, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst ebenfalls eine Oszillatorstufe 100 und
eine Invertierstufe 102, die zusammenarbeiten, um die Wechselspannung für den Motor 20 in Übereinstimmung mit dem Niveau der Batterie zu entwickeln, wie vorher erläutert worden ist. Jedoch unterscheidet sich der individuelle Aufbau der Oszillatorstufe 100 sowie derjenige der Invertierstufe 102 in bestimmten Kin-
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sichten von den entsprechenden Stufen des ersten Ausführungsbeispiels. Während die Oszillatorstufe 100 Transistoren 46 und 48 umfasst, die mittels Widerständen 68 und 70 in der V/eise einer Kreuzkopplung mit den Primärwicklungen 54 und 56 des Transformators 52 verbunden sind, und zwar in der gleichen V/eise wie in Fig. 2, ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Ausgleichskreis 104 mit den Basis-Emitter-Kreisen der beiden Transistoren verbunden, der so einstellbar ist, dass positive und negative Schaltwellen von genau gleicher Zeitdauer in der dem Motor 20 zugeführten Wechselspannung entwickelt v/erden. Der Aus- bzw. Abgleichskreis 104 besitzt ein Potentiometer 106, das zwischen die Emitter der Transistoren 46 und 48 geschaltet ist. Der Abgriff des Potentiometers 106 ist an Masse gelegt. Die Basis des Transistors 46 ist über eine Diode 108 und einen Widerstand 110 mit Masse verbunden, desgleichen die Basis des Transistors 48 über eine Diode 112 und einen Widerstand 114. Zwischen die Kollektoren der Transistoren 46 und 48 ist vorzugsweise ein Kondensator 115 geschaltet, um den Schaltvorgang bzw. -betrieb zu verbessern.
In der Invertierstufe 102 sind die Transistoren 80, 82 und die Zenerdioden 88, 90 beibehalten, um den Transformator 72 in der gleichen Weise zu betreiben, wie in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde, jedoch unterscheidet sich die Anordnung der Basiskreise der Transistoren 80 und 82. Hier sind die Sekundärwicklungen 58 und 60 des Transformators 52 über den Basis-Emitter-Kreis zusätzlicher Transistoren 116 bzw. 118 geschaltet. Die Transistoren 116 und 118 sind mit den Transistoren 80 bzw. 82 verbunden. Im einzelnen ist der Emitter jedes Transistors 116, 118 mit Masse verbunden, während der Kollektor jedes dieser Transistoren elektrisch mit der Basis des zugeordneten Transistors 80, 82 über eine zusätzliche Wicklung 120, 122 eines Invertiertransformators 72 verbunden ist. Widerstände 124, 126 sind als Nebenschlüsse über den Emitter-Basis-Kreis jedes Transistors 80 bzw. 82 geschaltet, während D-Loden 128 und 130 vom Emitter jedes Transistors
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80 bzw. 82 zum Kollektor des zugeordneten Transistors 116, 118 geführt sind. Infolgedessen ist die mit dem Transistor 80 verbundene Schaltung ebenso wie diejenige, die mit dem Transistor 82 verbunden.ist, jedoch mit der Ausnahme, dass die Wicklungen 58 und 120, die zu dem Transistor 80 gehören, auf ihren jeweiligen Kernen 50 und.78 entgegengesetzt gegenüber den Wicklungen 60 bzw. 122 gewickelt sind, die zum Transistor 82 gehören. Diese Tatsache ist gemäss der "Punktkonvention" durch die Punkte in Fig. 3 an den Wicklungen angedeutet.
Es sei nun die Betriebsweise des Inverters 30b näher erläutert, wobei davon ausgegangen wird, dass er sich in Dauerbetriebszustand befindet und ein richtiger Schaltkreisabgleich vorgenommen worden ist:
Die Oszillatorstufe 100 entwickelt im Kern 50 eine allgemein dreieckförmige Flusswellenform, und zwar in der Weise, wie in Verbindung mit der Oszillatorstufe 38 beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Diese Flussweilenform schaltet die Transistoren 116 und 118 über die Wicklungen 58 bzw. 60 abwechselnd ein und aus. Wenn der Transistor 116 eingeschaltet ist, wird ein Kollektorstrom durch die Wicklung 74 des Transformators 72 und durch die Diode 128 gezogen. Ausserdem wird ein Strom geringer Grosse durch den Emitter-Basis-Kreis des Transistors 80 gezogen. Das Einschalten des Transistors 80 wird durch die Rückkopplungsverbindung der Wicklung .120 in dessen Basiskreis verstärkt bzw. kräftiger gemacht. Der zunehmende Fluss im Kern erzeugt eine Spannung, an den Enden der Wicklung 120, welche die Spannung der Batterie 32 unterstützt und dadurch das Ausraass bzw. die Schnelligkeit, mit welcher der Transistor 80 eingeschaltet wird, erhöht. Diese Spannung an der Wicklung 120 hat ausserdem die Tendenz, die Diode 128 nach rückwärts vorzuspannen, so dass der Stromfluss in den Emitter des Transistors 80 zunimmt. Bei eingeschaltetem Transistor 80 induziert der sieh ändernde Fluns irn Kern 78 eine Polarität der Spannung in der Sekun-
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därwicklung 79 in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist (d.h. einen Halbzyklus der Wechselspannung). Der Transistor 82 arbeitet in der gleichen Weise unter Ansprechung auf das Einschalten des Transistors 110, um die Spannung entgegengesetzter Polarität in der Sekundärwicklung 79 zu induzieren (d.h. die andere Halbwelle). Die Dioden 88 und 90 arbeiten so, wie im ersten Jiur>führungsbeispiel. Die V/iderstände 124 und 126 verhindern, dass übermässige Streuströme durch die Transistoren 80 und 82 hindurchgehen, wenn der Schalter 44 offen ist.
Der Betrieb des Inverters 30b unterscheidet sich von demjenigen des Inverters 30a darin, dass die Möglichkeit des Auftretens übermässigen Leistungsverlusts in den Transistoren 80 und 82, der infolge des Restflusses in dem einen oder in beiden Kernen 50 und 78 bei der Inbetriebsetzung auftritt, vermieden wird. Es sei der . schlimmste Fall angenommen, bei dem die Transistoren 80 und 46 die ersten sind, die in ihren jeweiligen Stufen betrieben v/erden, und dass ein positiver Restfluss im Kern 78 und ein negativer Restfluss im Kern 50 vorhanden ist. Der Kern 78 wird daher mehr in Pachtung auf eine positive Sättigung getrieben, als es im Dauerbetriebszustand der Fall ist. Deshalb kann die in der Wicklung 120 induzierte Spannung möglicherweise tief genug abfallen, so dass die Diode 128 ihre Gegen- bzw. Sperrvorspannung verliert. Infolgedessen kann die Diode 128 einen Teil des Basisstroms des Transistors 80 nebenschliessen, mit der Tendenz, ihn auszuschalten. Die Emitter-Kollektor-Spannung am Transistor 80 wächst an und veranlasst, dass die Spannung an der Wicklung 74 und infolgedessen auch an der Wicklung 120 abfällt. Ansteigende Emitter-Kollektor-Spannung und fallende Wicklungsspannungen bewirken ein rückkoppelndes bzw. erneuerndes Einschalten des Transistors 80, welches fortwährt, bis die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 80 in Gegenrichtung vorgespannt, ist. Infolgedessen wird die Möglichkeit eines übermässigen
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Strornflusses durch die Wicklung 74 und den Transistor 80 aufgrund der Sättigung des Kerns 78 ausgeschaltet, weil der Kreis das Bestreben hat, den Transistor 80 auszuschalten, wenn der Kernfluss nach der Sättigung anwächst und zwar obgleich der Transistor 116 eingeschaltet-bleibt. Wenn der Inverter einmal wenige Zyklen vollendet hat, gleichen sich die Kollektorströme in den Transistoren 80 und 82 an, so dass diese in Anspreehung auf den Betrieb der Transistoren 116 bzw. 118 arbeiten.
Es sei nun auf den Aus- bzw. Abgleichkreis der Oszillatorstufe 100 eingegangen, dessen Einstellung durch den Abgriff des Potentiometers 106 vorgenommen wird. Wegen der Variationen in · den Verstärkungen der Transistoren 46 und 48 und den Charakteristiken des Transformators 52 kann es passieren, dass einer der Transistoren 46, 48 langer eingeschaltet bleibt als der andere, wodurch entweder der Transistor 80 oder 82 langer im eingeschalteten Zustand gehalten wird als der andere. Infolgedessen werden dann die Magnetisierungsströme in den Transistoren 80 bzw. 82 ungleich, was dazu führt, dass einer der beiden Transistoren stärker erwärmt wird als der andere. Die Kollektorstromwellen-formen können auf einem Oszilloskop bzw. Oszillographen beobachtet werden, und das Potentiometer 106 kann so eingestellt werden, dass die Ausgangswellenformen zur Symmetrie gebracht werden (d.h. gleiche Halbwellen). Die Widerstände 110 und 114 zweigen Teile des nach den Basen der jeweiligen Transistoren 46 und 48 geleiteten Stroms ab, und die Einstellung des Potentiometers 106 verändert die Beträge der Basisströme, welche in die beiden Transistoren eintreten, direkt, so dass ein genauer Ausgleich erreicht werden kann.
Das nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 .zu erläuternde dritte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Stromversorgung, das mit 30c bezeichnet ist, umfasst ebenfalls eine Oszillatorstufe 140 und eine Invertierstufe 142. Jedoch unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von den vorhergehenden beiden Ausführungsbeispielen in zwei wichtigen Aspekten. Zum ersten ist die PIopp-
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lung von der Oszillatorstufe 140 zur Invertierstufe 142 allein eine elektrische Verbindung, als vielmehr eine Transformatorkopplung. Zum zweiten wird die Oszillatorfrequenz durch eine unterschiedliche Anordnung abgeleitet. Im einzelnen umfasst die Oszillatorstufe 140 einen mit 144 bezeichneten Impulsgenerator, 'der Impulse an einen allgemein 146 bezeichneten bistabilen Multivibrator liefert. Der bistabile Multivibrator 146 schaltet von einem Leitungszustand über den Transistor 146a in einen Leitungszustand über den Transistor 146b, jedesmal, wenn ein Stromimpuls entweder durch die Diode 155a oder 155b und Kondensator 153a oder 153b nach aufwärts fliesst. Die Impulssteuerung in dem Multivibrator wird durch die auf diesen Kondensatoren gespeicherte Ladung besorgt. Die gespeicherte Ladung ihrerseits wird durch den Abfall an den jeweiligen Baäs-Steuerwider— ständen 147a und 147b bestimmt. Wenn sich beispielsweise der Transistor 146a im leitenden Zustand befindet, fliesst Strom nach abv/ärts durch den Widerstand 151a, wo ein grösserer Teil in den Basisanschluss des Transistors 116 eintritt. Wenn der Transistor 146a eingeschaltet ist, dann ist der Transistor 146b ausgeschaltet, und der erforderliche Basis-Steuerstrom für 146a fliesst durch den Widerstand 147b, den Widerstand 151b und den Widerstand 157b. Der Spannungsabfall am Widerstand 147b bewirkt, dass sich der Kondensator 153b auflädt, und zwar mit einer Polarität, die nach der Basis des Transistors 146a zu positiv ist. Wenn der Kondensator 153b so geladen ist, veranlasst der Eingang eines positiven Spannungsimpulses an den Enden des Widerstands 160, dass der Basisstrom, der im Transistor 146a vorhanden war, auf Null reduziert wird. Das Abschneiden des Kollektorstroms im Transistor 146a bewirkt, dass die Basissteuerung in 146b zur Geltung kommt, so dass 146b eingeschaltet und der Kondensator 153a am Basisanschluss des Transistors 146b positiv geladen wird. Der nächste positive Impuls zwischen den Enden des Widerstands 160 bewirkt, dass der Transistor 146b ausgeschaltet wird, so dass der Transistor 146a wiederum in den,leitenden Zustand versetzt
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wird. Der Impulsgenerator 144 weist einen Reihen-RC-Pireis auf, der einen einstellbaren Widerstand 148 und einen Kondensator 150 umfasst, die direkt zwischen die beiden Anschlüsse der Batterie 32 geschaltet sind. Der Kondensator 150 wird mit einer Geschwindigkeit geladen, die durch die Einstellung des Widerstands 148 bestimmt ist,'und während er geladen wird, versorgt er den Emitter eines Schalttransistors 152 mit einer Spannung. Zwischen die Anschlüsse der Batterie ist ausserdem die aus den Widerständen 154, 156 und einer Zenerdiode 158 bestehende R.eihenkette geschaltet, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Verbindungsstelle der Widerstände 154 und 156 ist mit dem B2-Anschluss des Transistors 152 verbunden, um an diesen eine Spannung abzugeben, die eine Funktion der Batteriespannung ist. Der B1-Anschluss des Schalt- bzw, S-Transistors 152 ist sowohl mit dem Eingang des Multivibrators 146 als auch über einen Widerstand 160 mit Masse verbunden. Der Multivibrator 146 arbeitet durch Veränderung des Zustandes jedesmal dann, wenn ein Spannungsimpuls an den Enden'des Widerstands 160 durch Entladung des Kondensators 150 über den Transistor 1;£ erscheint. Die Verbindung des Multivibrators 146 mit den Transistor η 116 und 118 ist über Leitungen 162 bzw-. 164 ausgeführt. Der Multivibrator 160 "betreibt die Transistoren 116 und 118 durch abwechselnde Zuführung von Basisstrom über die Leitungen 162 bzw. 164 abwechselnd.
Der Inverter 30c arbeitet wie folgt: Der Kondensator 150 wird wiederholt geladen und entladen, um Impulse am Widerstand 160 auszulösen, die ihrerseits wiederholend den Multivibrator 146 schalten. Die Frequenz der Impulse und damit die Frequenz des Multivibrators 146 ist eine "versetzte" Funktion der Spannung der Batterie 32. Im einzelnen ist diesbezüglich auf folgendes hinzuweisen: Die Widerstände 154 und 156 spannen die Zenerdiode 158 für den Zenerbetrieb vor. Daher ist die an der Verbindungsstelle der Widerstände 154 und 156 auftretende Spannung, die an den B1-Anschluss des Transistors 152 angelegt wird,
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gleich der Summe aus der Zenerspannung und dem IR-Abfall am Widerstand 156. Vernachlässigt man den Zv/ischenbasisstrom, dann ist der Strorafluss durch die Widerstände 154, 156 und die Zenerdiode 158 proportional der Batteriespannung minus der Zenerdiodenspannung, so dass man erkennt, dass die dem B1-Anschluss des Transistors 152 zugeführte Spannung eine "versetzte" bzv/. "abgesetzte" Funktion der Batteriespannung ist. Der Zündpunkt des Transistors 152 ist eine Funktion der B2-B1-Spannung und der Emitter-Bi-Spannung. Und wenn daher der Kondensator 150 auf eine genügende Spannung relativ zur B1-Spannung aufgeladen ist, zündet der Transistor 152, um den Kondensator 150 in den Widerstand 160 zu entladen, wodurch ein Spannungsimpuls zum Schalten des Multivibrators 146 geliefert wird. Da verschiedene Zenerspannungen je nach der ausgev/ählten Zenerdiode verfügbar sind, kann der Impulsgenerator 144 so ausgelegt v/erden, dass sich eine wesentlich grössere Versetzung bzw. Absetzung der Batteriespannungs-Frequenz-Kurve, wie in Fig. 7 gezeigt ist, ergibt. Darüberhinaus muss, wo eine grössere Versetzung bzw. Absetzung vorgesehen ist, der Kondensator auf eine höhere Spannung aufgeladen v/erden, bevor der Transistor 152 zündet, und entsprechend wird die exponentielle Aufladung des Kondensators 150 deutlicher, so dass die Kurve der Oszillatorfrc-quenz gegen die Batteriespannung wesentlich weniger linear wird.
Fig. 5 veranschaulicht eine andere Art eines Impulsgenerators 180, der zur Verwendung in Verbindung mit dem Multivibrator 146 in dor Oszillatorstufe 140 geeignet ist. Der Impulsgenerator 150 lädt ebenfalls den Kondensator 150 in Übereinstimmung mit dein Niveau der Batteriespannung auf. Jedoch wird die Kondensatorspannung an den Emitter eines Transistors 182 angelegt. Der Kollektor des Transistors 182 j st über einen Widerstand 184 mit Hasse verbunden. Die Basisspannung des Transistors 182 wird als Funktion der Batter j CGpnnmm/1; festgesetzt, indem mn η eine Zenerdiode 186 von der Verbindung di.\s Widerstands 184 und dos Kollektors des
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Transistors 182 aus über einen Widerstand 188 zum positiven Batterieanschluss führt. Bei dieser Anordnung bilden die Widerstände 184 und 188 und die Zenerdiode 186 gleichzeitig eine 'Reihenkette zwischen den Batterieanschlüssen, welche an die Basis des Transistors 182 eine Spannung abgibt, die sich als "ver- * setzte" bzw. "abgesetzte" Funktion der Batteriespannung verändert. Ein zweiter Transistor 190 ist in die Schaltung so eingefügt, dass er in · Ansprechung auf den Betrieb des Transistors 182 arbeitet, um den erforderlichen Spannungsimpuls zum Schalten des Multivibrators 146 zu entwickeln. Im einzelnen ist der Kollektor des Transistors 190 mit der Verbindungsstelle zwischen Zenerdiode 186 und Widerstand 188 verbunden, während die Basis mit der Verbindungsstelle zwischen der Zenerdiode 186, de m Widerstand 184 und dem Emitter des Transistors 182 verbunden ist und der Emitter des Transistors 190 über einen Widerstand 192 an Masse liegt. Wenn sich der Kondensator 150 auf eine Spannung auflädt, die etwas oberhalb der Basisspannung des Transistors 182 liegt, wie sie von der Batteriespannung durch die vorerwähnte Reihenkette von Komponenten bestimmt wird, beginnt der Transistor 182 Emitter-Kollektor-Strom zu leiten. Ein Teil dieses Stroms geht zur Basis des Transistors 190 und schaltet diesen letzteren'Transistor ein. Der Kondensator 150 entlädt sich daher durch den Transistor 182, was zur Folge hat, dass ein Spannungsimpuls an den Enden des Widerstands 192 entwickelt wird, welcher den Multivibrator 146 schaltet.
Fig. 6 zeigt einen weiteren Impulsgenerator 200, der in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 verwendet werden kann. Die Wirkungsweise dieses Impulsgenerators 200 ist gleich derjenigen des Impulsgenerators 180 in Fig. 5, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Emitter-Basis-Verbindung eines Transistors 202 während eines Teils des Betriebszyklus des Impulsgenerators als eine Zenerdiode benutzt wird, um eine Spannung an der Basis des Transistors 182 zu entwickeln, die sich gemäss dem Niveau der Batteiespannung verändert. Die Schaltung dieses Ausführungsbeispiels arbeitet so wie die in Verbindung mit Fig. 5 erläuterte Schaltung, um einen Impuls an den Multivibrator 146 abzugeben, ■* 309828/0405
wenn der Kondensator 150 genügend aufgeladen ist, dass er eine Emitterspannung am Transistor 182 hervorbringt, welche die •Basisspannung dieses Transistors überschreitet, wie durch die Batterie 32 festgelegt.
Von der vorstehenden Beschreibung der besonders bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung lässt sich ersehen, dass mit der Erfindung eine mit relativ geringem Kostenaufwand herstellbare Stromversorgung für transportable Kühleinheiten zur Verfügung gestellt wird, da sich die für den Antrieb des Wechselstrorakompressormotors entwickelte Wechseispannung mit der Batteriespannung ändern kann. Auf diese Weise v/ird die ausführlichere Schaltungsanordnung konventioneller Stromversorgungen, die üb licherweise zur genauen Regelung bzw. Steuerung der Amplitude und Frequenz der Wechselspannung vorgesehen ist, überflüssig gemacht. Die Schaltungseigenschaften der Erfindung erlauben es, die Stromversorgung in Übereinstimmung mit bekannten Formulierungen für verschiedene Modelle und Abmessungen von Wechselstrominduktionsmotoren auszulegen. Während die Erfindung verschiedene Schaltungsanordnungsstrukturen vorschlägt, in denen die Amplituden- und Frequenz-Charakteristik der Wechselspannung Funktionen der Batteriespannung sind, ergeben die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auf die folgenden Weisen eine leistungsfähige betriebsmässige Wirkungsweise.
Da der Kern 78 des Invertiertransformators 72 nicht in die Sättigung getrieben v/ird, wird es vermieden, dass an den Motor Diskontinuitäten in der Wechselspannung gegeben werden. Gleichzeitig werden übermässige Ströme im Primärkreis des Transformators aufgrund von Kernsättigung vermieden. In der bevorzugten Auslegung bzw. Gestaltung, in welcher sich die Amplitude und Frequenz der vom Inverter hervorgebrachten Wechselspannung beide im v/esentlichen nach Massgabe der Änderungen der Batteriespannung ändern, v/erden Leistung und Wirkungsgrad des Motors trotz Schwankungen in der Batteriespannung aufrechterhalten, dt·. an die Motorwicklung während jeder Spannungs-Halbwelle ein im
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wesentlichen konstantes Volt-Sekunden-Produkt zur Anwendung gebracht wird.
Zur näheren Erläuterung dieses, letzteren Gesichtspunktes sei darauf hingewiesen, dass die· Impedanz einer Spule, deren Windungen durch magnetisches Material verbunden bzw. gekoppelt sind, wie beispielsv/eis-e bei einem Elektromagneten oder, wie im vorliegenden Falle, bei der Statorwicklung eines Motors, vom Grad der Sättigung des magnetischen Materials abhängt. Wenn daher an die Spule eine Spannung während einer Zeitdauer angelegt wi-rd, die ausreicht, das magnetische Material zu sättigen, beobachtet man eine Zunahme des Spulenstroms. Wenn der Widerstand der Wicklung niedrig ist, dann kann der Spulenstrom sehr gross werden, derart, dass möglicherweise die Spule und/oder andere Schaltelemente bzw. -strukturen beschädigt oder zerstört werden. In dem unmittelbar bevorzugten Ausführungsbeispiel des Inverters ist vorgesehen, dass eine Wechselspannung von Nennamplitude und Nennfrequenz bei Nennbatteriespannung an den Motor angelegt wird. Das Volt-Sekunden-Produkt, auf das oben Bezug genommen wurde, ist das Produkt der Nennspannung Samplitude multipliziert mit der ^ itdauer einer Kennspannungs-Halbwelle. Wenn man nun das bevorzugte Ausführungsbeispiel derart auslegt, dass das Volt-Sekunden-Produkt, das bei ßatterienennspannung entwickelt wird, die Statorwicklung des Motors während des normalen Motorbetriebs nicht sättigt und f.;o, dass das Volt-Sekunden-Produkt im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn sich die Batteriespannung ändert, dann v/erden Leistung und Wirkungsgrad des Motors aufrechterhalten, wenn die Batteriespannung, entweder zunimmt oder abnimmt. Das ist deswegen der Fall, weil beim Zunehmen der Batteriespannung über den Normwort die erhöhte Wechselspanriungcainplitude für eine kürzere Zeitdauer während jeder Spannungs-Haibwelle zur Anwendung gelangt, wodurch eine Sättigung und damit ein übermässiger Statorstrom verhindert wird. Wenn die Battoriespannung unter die Nemnabiä'Jlt, wird die herabgesetzte Spannungsamplitude
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für eine längere Zeit während jeder Spannungs-Halbwelle zur Anwendung gebracht,'was dazu führt, dass ein unzulässiger bzw. übermässiger Verlust des Motordrehmoments verhindert wird.
Ein weiterer Vorteil des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in der unabhängigen Regulierung der Amplitudencharakteristik und der Frequenzcharakteristik der Wechselspannung zu sehen. Dadurch ist es nämlich möglich, die Oszillatorstufe so auszulegen, dass sie eine vorbestimnrte Frequenz-Batteriespannungs-Charakteristik unabhängig von der Auslegung der Invertierstufe aufweist.
Die folgende Liste von Angaben, insbesondere Werten, von Schaltkreiskomponenten ist exemplarisch für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 2 dargestellt ist; und es sei darauf hingewiesen, dass die so definierte Schaltung mehr zum Zwecke der Erläuterung dient, die Erfindung jedoch keineswegs auf die Anwendung dieser besonderen Schaltelemente beschränkt ist. Die Schaltung ist dafür vorgesehen, einen Motor von 1/20 KP (0,98632 HP = 1 PS) zu betreiben, da es sich bei dieser Art von Motor um einen typischerweise in transportablen Campingunterkünften, Wohnanhängern o.dgl. benutzten Kühlungs-Kompressormotor handelt:
Kompressor 10 AE1320A, Tecumseh Products Co.
Transistor 46 2N5296
Transistor 48 2N5296
Transformator 52
Kern 50 Siliziumstahl,geschichtet
Wicklungen 54, 56 86 Windungen AWG Nr.20 Kupferdraht
Wicklungen 58, 60 14 Windungen AWG Nr.18 Kupferdraht
Diode 64 1 Amp.Siliziumstahl
Widerstand 68 470 Jl
Widerstand 70 470 Jl
Transformator 72
Kern 78 Siliziumstahl,geschichtet
Wicklungen 74, 76 30 Windungen AWG Nr.10 Kupferdraht
(gewickelt für minimale Streuung) Wicklung 79 260 Windungen AWG -Nr.19 Kupferdraht
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Transistor 80 2N1522
-Transistor 82 2N1522
Widerstand 84 0,22 Ώ.
Widerstand 86 - 0,22Λ
Diode 88 36 Volt Zener
Diode 90 36 Volt Zener
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Anwendung bei Kühleinheiten, Kühlschränken, Gefrierschränken o.dgl. beschränkt, sondern sie lässt sich unter den gegebenen Richtlinien überall dort zur Wechselstromversorgung anwenden, wo ähnliche Probleme auftreten bzw. ähnliche Vorteile erzielt v/erden können.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine elektronische Stromversorgung, welche die Leistung bzw. den Strom aus einer Gleichstrombatterie ableitet, um* einen Wechselstrommotor, insbesondere einer Kühl- bzw. Gefrierkompressoreinheit, zu betreiben. Die Amplitude und Frequenz der durch die Stromversorgungsanlage nach der Erfindung aus der Gleichstrombatterie entwickelten Wechselspannung sind Funktionen der Batteriespannung. Wenn die Batteriespannung zunimmt, dann nimmt die Amplitude und Frequenz der Wechselspannung für den Antrieb des Motors zu, und umgekehrt, wodurch der Motor trotz Änderungen im Niveau der Batteriespannung leistungsfähig betrieben wird.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.J Kühlsystem, gekennzeichnet durch die ^~y Kombination einer Kompressorkühleinheit (10), umfassend einen WechselstroninuuktionsMotor (20), eine Gleichstrornbatterie (32) und eine Invertiereinrichtung (30), welche die Batterie betriebsmässig an den Motor ankoppelt, um diesen mit einer Wechselspannung zu betreiben, deren Amplitude und Frequenz gesteuerte bzw. vorgegebene bzw. einstellbare Funktionen der Batteriespannung sind, wobei die Invertiereinrichtung eine au' die Batteriespannung ansprechende Amplitudensteuereinrichtun-: (40) zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung aufweist, und zwar derart, dass die Amplitude der Wechselspannung beim Anwachsen der Batteriespannung zunimmt, und umgekehrt; wobei die Invertiereinrichtung weiterhin eine auf die Batteriespannung ansprechende Frequenzsteuereinrichtung (33) zur Steuerung der Frequenz der Wechselspannung umfasst, und zwar derart, dass die Frequenz der Wechselspannung mit steigender Batterievorspannung zunimmt, und umgekehrt; wodurch der Motor unabhängig von Änderungen der Batteriespannung während deren Betrieb leistungsfähig betrieben wird.
    2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Invertiereinrichtung einen Transformator (72) umfasst, der eine Sekundärwicklung (79) für die Hervorbringung der Wechselspannung besitzt; sowie eine elektrische Verbindung (26, . 28) der Sekundärwicklung mit dem Motor.
    3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudensteuereinrichtung (40) eine Primärwicklung (74, 76) auf dem Transformator umfasst, sowie einen Magnetkreis (78)
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    in dem Transformator, der die Primärwicklung (74, 76) mit der, Sekundärwicklung (79) magnetisch koppelt; und eine Schalteinrichtung (60, 82) für die steuerbare Verbindung der Primärwicklung mit der Batterie (32), um dadurch die Primärwicklung steuerbar zu erregen, so dass dann, wenn die Batteriespanrjung an der Primärwicklung anliegt, der magnetische Fluss im Magnetkreis (78) zu einer Änderung veranlasst wird, und zwar in einem Kasse, das in Beziehung zur Grosse der Batteriespannung steht, wodurch die Amplitude der durch den sich ändernden Fluss in der Sekundärwicklung induzierten V/echselspannung in Beziehung zur Batteriespannung steht.
    Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzsteuereinrichtung (38) eine Einrichtung (52) zur steuerbaren Betätigung der Schalteinrichtung (80, 82) umfasst, so dass die Frequenzsteuereinrichtung die Dauer des Anlegens der Batteriespannung an die Primärwicklung steuert.
    Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (52) zur steuerbaren Betätigung der Schalteinrichtung einen Oszillator umfasst, der elektrisch mit der Batterie (32) und der Schalteinrichtung (80, 82) verbunden ist, wobei der Oszillator eine auf die Batteriespannung ansprechende Einrichtung (46, 48, 68, 70) zum Festlegen der Schwingungsfrequenz des Oszillators als Funktion der Batteriespannung umfasst; sowie eine Einrichtung (50), welche den Oszillator betriebsrnässig mit der Schalteinrichtung verbindet, um die Schalteinrichtung mit einer Frequenz zu betreiben,· die in Beziehung zur Schwingungsfrequenz des Oszillators steht, wodurch die Schalteinrichtung so wirkt, dass sie die Batterie mit einer in Beziehung zur Batteriespannung stehenden Frequenz steuerbar mit der Primärwicklung verbindet.
    Kühlsystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (80, 82) zwischen die Batterie (32) und die Primärwicklung (74, 76) geschaltet ist, derart, dass bei ihrer
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    Betätigung durch den Oszillator (30) die Batterie steuerbar mit den Enden der Primärwicklung verbunden wird, um dadurch letztere steuerbar zu erregen, und zwar zum Zwecke der Erzeugung einer periodischen Flusswellenform in dem magnetischen Kreis mit einer Frequenz, die in Beziehung zur Schwingungsfrequenz des Oszillators steht.
    7. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (38) eine Einrichtung umfasst, die mit der Batterie. (32) und dem Transformator (72) zusammenarbeitet, um die Schalteinrichtung (80, 82) derart zu betätigen, dass die Batterie mit der Primärwicklung steuerbar verbunden wird, derart, dass eine im wesentlichen rechteckwellenförmige Spannung in der Sekundärwicklung (79) induziert wird.
    8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung eine erste und zweite Primärwicklung (7^, 76) umfasst, die auf den magnetischen Kreis
    ■ (78) gewickelt sind, derart, dass der Stromfluss in jede Wicklung über deren jeweilige Anschlüsse die Erzeugung eines positiven Flusses im magnetischen Kreis (78) durch einen Stromfluss in einer V/icklung, und die Erzeugung eines negativen Flusses durch einen Stromfluss in der anderen V/icklung bewirkt; und dass die Schalteinrichtung (80, 82) eine Einrichtung zum abwechselnden Verbinden der Batterie mit den Enden jeder der Primärwicklungen aufweist, um dadurch eine oszillierende Flusswellenform in dem Magnetkreis zu entwikkeln.
    9. Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzsteuereinrichtung (38) eine Einrichtung (52) zum steuerbaren Betrieb der Schalteinrichtung (80, 82) umfasst, so dass die Frequenzsteuereinrichtung die Schalteinrichtung betreibt, um abwechselnd die Primärwicklungen (74, 76) zu erregen, so dass auf diese V/eise eine oszillierende Flusswellenform im magnetischen Kreis erzeugt wird.
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    10. Kühlsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (80, 82) eine Festkörperschalteinrichtung umfasst, welche jede der Primärwicklungen (74, 76) elektrisch mit der Batterie verbindet.
    11. Kühlsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum steuerbaren Betrieb der Festkörperschalteinrichtung einen Oszillator (38) ■ umfasst, der elektrisch mit der Batterie (32) und der Festkörperschalteinrichtung (80, 82) verbunden ist; wobei der Oszillator eine auf die Batteriespannung ansprechende Einrichtung (46, 48, 68, 70) zur Festlegung der Schwingungsfrequenz des Oszillators als eine Funktion der Batteriespannung umfasst; und eine Einrichtung (50)., welche den Oszillator mit der Festkörperschalteinrichtung verbindet, und zwar zum Betrieb der Festkörperschalteinrichtung mit einer Frequenz, die mit der Schwingungsfrequenz des Oszillators in Beziehung steht, wodurch die Festkörperschalteinrichtung so betreibbar ist, dass sie die Batterie mit einer in Beziehung zur Batteriespannung stehenden Frequenz abwechselnd mit der ersten bzw. zweiten Primärwicklung verbindet.
    12. Kühlsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Anschlüsse der ersten und zweiten Primärwicklung (74, 76) mit einem Anschluss (34) der Batterie verbunden sind, und dass die Festkörperschalteinrichtung (80, 82) zwischen den anderen Anschluss jeder der Primärwicklungen und den anderen Anschluss (36) der Batterie geschaltet ist.
    13. Kühlsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörperschalteinrichtung einen ersten und zweiten Festkörperschalter (80, 82) umfasst, welche jeden der anderen Anschlüsse der ersten bzw. zweiten Primärwicklung (74, 76) mit dem anderen Anschluss (36) der Batterie verbinden.
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    14. Kühlsystem nach Anspruch 1j>, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Anschluss (34) der Batterie der positive Anschluss, während der andere Anschluss (36) der negative ist; dass der erste und zweite Festkörperschalter (80, 82) abwechselnd in Ansprechung auf den Oszillator (38) betätigbar sind, um dadurch abwechselnd Strom vom positiven Batterieanschluss durch die erste und zweite Primärwicklung (74, 76) zu leiten.
    15. Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine erste bzw. zweite Zenerdiode (88, 90) umfasst, die im Nebenschluss zum ersten und zweiten Festkörperschalter (80, 82) liegen, wobei jede Diode so betreibbar ist, dass sie es ermöglicht, dass Strom durch ihre zugeordnete Primärwicklung (74, 76) in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Richtung des Stromflusses durch die zugeordnete Wicklung in Ansprechung auf die Betätigung des zugeordneten Festkörperschalters fliessen kann.
    16. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudensteuereinrichtung (40) ·
    . eine Einrichtung zum Steuern der Wechselspannung im wesentlichen in Proportion zur Batteriespannung umfasst.
    17· Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzsteuereinrichtung (38) eine Einrichtung zum Steuern der Frequenz der Wechselspannung im wesentlichen in Proportion zur Batteriespannung umfasst.
    18. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzsteuereinrichtung (38) eine Einrichtung (46, 48, 68, 70) zum Steuern der Frequenz der Wechselspannung im v/esentlichen als verschobene bzwP versetzte Funktion der Batteriespannung umfasst, so dass dadurch eine vorgegebene prozentuale Änderung der Batteriespannung eine grössere prozentuale Änderung der Frequenz der Wechselspannung bewirkt.
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    19. Kühlsystem mit einer Kompressorkühleinheit, umfassend einen Wechselstrominduktionsmotor, eine Gleichstrombatterie und eine den Motor mit der Batterie betriebsmässig koppelnde Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (30) so betreibbar ist, dass sie aus der Batteriespannung eine zum Antrieb des Motors (20) dienende Wechselspannung entwickelt, deren Amplitude und Frequenz einzeln wählbare Funktionen der Batteriespannung sind; wobei die Schaltungsanordnung einen Transformator (72) umfasst, der eine Sekundärwicklung (79) für das Hervorbringen der Wechselspannung aufweist; sowie eine Einrichtung (26, 28), welche die Sekundärwicklung elektrisch mit dem Motor zum Zwecke des Zuführens der Wechselspannung zu letzterem verbindet; einen magnetischen Kreis (78), der die Sekundärwicklung und eine Einrichtung zum Erzeugen einer oszillierenden Flusswellenforrn in dem magnetischen Kreis koppelt, wobei die Amplituden- und Frequenzcharakteristik der oszillierenden Flusswellenform einzeln wählbare Funktionen· der Batteriespannung sind, um eine Wechselspannung in der Sekundärwicklung zu induzieren.
    20. Kühlsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen der oszillierenden Flusswellenform im magnetischen Kreis (78) eine, gegebenenfalls aus mehreren Einzelwicklungen bestehende, Primärwicklung (74, 76) umfasst, die auf den magnetischen Kreis gewickelt ist; eine Schalteinrichtung (80, 82), welche die Primärwicklung mit der Batterie verbindet; einen Oszillator (38) zum Hervorbringen periodischer Schwingungen mit einer Frequenz, die sich mit der Batteriespannung ändert; eine Einrichtung zum Verbinden des Oszillators mit der Batterie; und eine Einrichtung (50) zum Verbinden des Oszillators mit der Schalteinrichtung ■ zum Zwecke des Betreibens der Schalteinrichtung mit einer Frequenz, die gleich der Frequenz der Schwingungen im Oszillator ist, um dadurch .die Primärwicklung aus der Batterie (32)
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    mit ,einer zur Batteriespannung in Beziehung stehenden Frequenz steuerbar zu erregen.
    21. Kühlsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (38) eine. Einrichtung (46, 48, 68, 70) zum Verändern der Frequenz der Schwingungen im wesentlichen in Proportion zur Batterispannung umfasst.
    22. Kühlsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (38) eine Einrichtung (46, 48, 68, 70) zum Verändern der Frequenz der Schwingungen im wesentlichen als verschobene bz\·;. versetzte Funktion der Batteriespannung umfasst, so dass dadurch eine gegebene prozentuale Änderung der Batteriespannung eine grössere prozentuale Änderung der Frequenz der Schwingungen bewirkt.
    23. Kühlsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (80, 82) eine Einrichtung umfasst, die
    , zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand betreibbar ist, um eine erste bzw. zweite Verbindung der Batterie (32) mit der Primärwicklung (74, 76) herzustellen, so dass dann, wenn sich die Schalteinrichtung im ersten Zustand befindet, um die erste Verbindung der Batterie mit der Primärwicklung zu erzeugen, sich der Fluss im magnetischen Kreis (78) in einer Richtung ändert, während sich der Fluss im zweiten Zustand der Schalteinrichtung in der anderen Richtung ändert
    24. Kühlsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verbinden des Oszillators (38) mit der Schalteinrichtung (80, 82) eine Einrichtung (52) zum wiederholten Schalten der Schalteinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Zustand mit der Schwingungsfrequenz des Oszillators umfasst.
    25. Kühlsystem nnoh Anspruch 2.k, dadurch Gekennzeichnet, dass der Oszillator (100) eine Aus- bzw, Abgleicheinrichtung ('IC-
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    zum Aus- 1OZVi. Abgleichen des Betriebs der Schalteinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Zustand umfasst, derart, dass die Schalteinrichtung in jedem ihrer zwei Zustände während im wesentlichen gleichen Zeitintervallen arbeitet, so dass dadurch die Halbwellen entgegengesetzter Polarität der V/echselspannung aufeinander abgeglichen werden können.
    26. Kühlsystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (38, 100) weiterhin eine Referenzspannungseinrichtung (66) zum Zuführen einer im wesentlichen konstanten Referenzspannung umfasst, wobei der Oszillator auf das Spannungsdifferential zwischen der Batterie (32) und der Referenzspannungseinrichtung anspricht, um die Schalteinrichtung (80, 82) wiederholend zwischen dem ersten und zweiten Zustand mit einer Schwingungsfrequenz zu schalten, die in Beziehung zum Differential zwischen der Batteriespannung und der Spannung der Referenzspannungseinrichtung steht.
    27. Kühlsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (140) eine Impulserzeugungseinrichtung (144) umfasst, die elektrisch mit. der Batterie verbunden und so be-
    . treibbar ist, dass sie Impulse mit einer Impulsrate erzeugt, die eine Funktion der Batteriespannung ist; sowie eine auf diese Impulse ansprechende Einrichtung (146) zum Hervorbringen von Schwingungen zum abwechselnden Betreiben der Schalteinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Zustand.
    28. Kühlsystem nach Anspruch 20, dadurch" gekennzeichnet, dass die Primärwicklung eine erste und zweite Primärwicklung (74, 76) umfasst, welche auf den magnetischen Kreis (78) gewickelt sind, derart, dass ein Stromfluss in jede Wicklung über ihre entsprechenden Anschlüsse bewirkt, dass durch einen Stromfluss in der einen Wicklung ein positiver Fluss in dem magnetischen Kreis erzeugt wird, während durch einen Strom -
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    fluss in der anderen V/icklung ein negativer Fluss in dem magnetischen Kreis hervorgerufen wird; und dass die Schalteinrichtung einen eisten und zweiten Festkörperschalter (80, 82) umfasst, der die erste bzw. zweite Primärwicklung mit der Batterie verbindet.
    29. Kühlsystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (50) zum Verbinden des Oszillators (3S) mit der Schalteinrichtung eine erste und zweite Verbindung mit dem ersten bzw. zweiten Festkörperschalter zum abwechselnden Betreiben des ersten und zweiten Schalters mit der Schwingungsfrequenz des Oszillators umfasst.
    30. Kühlsystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Festkörperschalter einen ersten bzw. zweiten Schalttransistor (80, 82) umfassen, deren Emitter-Kollektor-Kreise zwischen ihre zugeordneten Primärwicklungen (74, 76) und die Batterie (32) geschaltet sind; und dass die erste und zweite Verbindung mit dem ersten und zweiten Festkörperschalter einen ersten und zweiten zusätzlichen Transistor (116, 118) umfasst, die elektrisch ir.it der Basis ihres zugeordneten Schalttransistors verbunden sind; wobei der erste und zweite zusätzliche Transistor abwechselnd in Ansprechung auf die Schwingungen des Oszillators betreibbar sind, um ihre zugeordneten Transistoren abwechselnd zu betätigen.
    31. Kühlsystem nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine erste und zweite, gegebenenfalls aus,mehreren Einzelwicklungen bestehende, zusätzliche Wicklung (120, 122) auf dem magnetischen Kreis (78), die jeweils dem ersten und zweiten Schalttransistor zugeordnet bzw. damit verbunden ist; sowie eine Einrichtung, mit der jede der zusätzlichen ',"icklun^en zwischen die Basis ihres zugeordneten Schalttransistors (80, S£) und ihres zugeordneten zusätzlichen Transistors (116, 110) geschaltet ist, derart, dass der Betrieb jedes zusatzlichen
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    Transistors zum Zwecke der Betätigung seines" zugeordneten Schalttransistors die Änderung des Flusses im magnetischen Kreis bewirkt, um eine Spannung in der zugeordneten"bzw. verbundenen zusätzlichen Wicklung zu induzieren, wodurch der Betrieb des zugeordneten'bzw. verbundenen zusätzlichen Transistors beim Einschalten seines zugeordneten bzw. verbundenen Schalttranoistors unterstützt wird.
    32. Elektrische Stromversorgungs-Schaltungsanordnung, insbesondere für ein Kühlsystem, das eine Kompressor-Kühleinheit aufweist, umfassend einen Uechselstrominduktionsmotor"und eine Gleichstrombatterie zum 'Antrieb dieses Motors, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromversorgungs-Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer" Wechselspannung, deren Amplitude und Frequenz gesteuerte bzw. vorgegebene bzw. vorgebbare Funktionen der Batteriespannung sind, einen-Invertiertransformator (72) umfasst, der eine Sekundärwicklung (79) mit Anschlüssen (26, 28) aufweist, die mit dem-Motor (20) verbunden werden können, sowie mit einer ersten und zweiten Primärwicklung (74", 76), von denen jede entsprechende erste und zweite Anschlüsse besitzt und derart gewickelt ist, dass ein Stromfluss in jede Primärwicklung über deren entsprechende Anschlüsse zur Folge hat, dass durch einen Stromfluss in der einen Primärwicklung e"in positiver'Fluss in der Sekundärwicklung entsteht, während durch einen Stromfluss in der anderen Primärwicklung ein negativer Fluss in der Sekundärwicklung hervorgerufen wird; eine Einrichtung (39a) zum Verbinden des ersten Anschlusses Jeder Primärwicklung mit dem einen Anschluss (34) der Batterie (32) und eine "Einrichtung zum Verbinden des zweiten Anschlusses jeder Primärwicklung mit dem anderen Anschluss (36) der Batterie, welche einen ersten und zweiten elektronischen' Schalter (SO,. 82) umfasst", äie'iait der ersten bzw. zweiten Primärwicklung verbunden nind und je einen ersten Anschluss/ besitzen, der Kit dem zweitem Anßchlußs der zugeordneten Primärwicklung ver-
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    bunden ist, .sowie einen zweiten Anschluss, der mit dem anderen Batterieanschluss verbunden werden kann; einen Oszillator (38), der mit der Batterie verbunden werden kann und so betreibbar ist, dass er Schwingungen einer Frequenz entwickelt, die in Beziehung zur Batteriespannung steht; •sowie eine Einrichtung (50) zum Verbinden des Oszillators mit dem ersten und zweiten elektronischen Schalter zum Zwecke der abwechselnden Betätigung dieser Schalter mit der Schwingungsfrequenz des Oszillators, um dadurch die erste und zweite Primärwicklung abwechselnd mit der Batterie zu verbinden, so daß dieselben dadurch abwechselnd erregt v/erden und eine alternierende Flusswellenform für die Induziei*üng der Wechselspannung in der zweiten Wicklung zum Zwecke des Antriebs des Motors entwickeln.
    33. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite elektronische Schaltet* einen ersten bzw. zweiten Schalttransistor (80, 82) umfassen, wobei einer der Anschlüsse jedes dieser Schalter der Kollektoranschluss des zugeordneten Transistors ist, während der andere seiner Anschlüsse der Emitteranschluss des zugeordneten Transistors ist; wobei ferner die Einrichtung zum Verbinden des Oszillators (38) mit dem. ersten und zweiten Schalter eine erste bzw. zweite Verbindung (58, 60) mit dem Basisanschiuss des ersten bzw. zweiten Schalttransistors umfasst.
    34* Schaltungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung eine örste bzw. zweite Leitung umfasst, welche den Oszillator (38) elektrisch mit dein Basisanschiuss des ersten bzw* zweiten Sehalttrahsistörs (60, 82) verbindet, wobei der Oszillator so läetfeibba^ ist, Ööss er abwechselnd Basisstrora durch diese Leitungen vom Oszillator zu den Schalttransistoren abgibt, iirn öadiireh die gehälttränsistoreh mit άέΡ Schwingüngsfre^üeni U§& Ös törs abwechselnd zu betätigen*
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    35. Schaltungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (38) einen Oszillatortransformator (52) sowie eine Einrichtung (46, 48, 68, 70) umfasst, die so betreibbar ist, dass sie eine oszillierende Flusswellenform in dem Transformator erzeugt, und zwar mit einer Frequenz, die in Beziehung zur Batteriespannung steht; wobei ferner die erste und zweite Verbindung vom Oszillator zum ersten und zweiten Schalttransistor eine erste bzw. zweite Ausgangswicklung (58, 60) auf dem Oszillatortransformator .umfasst, von denen die erste Ausgangswicklung zwischen die Basis- und Emitteranschlüsse des ersten Schalttransistors und die zweite Ausgangswicklung zwischen die ■^asis- und Emitteranschlüsse des zweiten Schalttransistors geschaltet' ist, derart, dass Spannungen, die durch die oszillierende Flusswellenform in dem Oszillatortransformator in den jeweiligen Ausgangswicklungen induziert werden, die Schalttransistoren abwechselnd betätigen.
    36. Schaltungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste und zweite Zenerdiode (88, 90) umfasst, die elektrisch zwischen die Kollektor- und Emitteranschlüsse des ersten bzw. zweiten Schalttransistors (80, 82) geschaltet sind und einen Stromfluss in der zugeordneten Primär-
    , wicklung (74, 76) des Invertiertransformators gestatten, wenn der zugeordnete Schalttransistor nichtleitend ist, sowie eine Einrichtung zur Verfügung stellen, die in der Streuinduktanz bzw. -induktivität der zugeordneten Primärwicklung gespeicherte Energie aufzehrt, wenn.der zugeordnete Schalttransistor vom leitenden in den nichtleitenden Zustand schaltet.
    37. Schaltungsanordnung nach Anspruch 33,. dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verbindung einen ersten bzw.. zweiten zusätzlichen Transistor (116, 118) umfassen, die mit dem ersten bzw. zweiten Schalttransistpr (80, 82) verbunden sind und deren jeweilige Kollektor-Emitter-Kreise elektrisch .zwi-
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    sehen die Basis- und Emitteranschlüsse des zugeordneten Schalttransistors geschaltet sind; sowie eine erste und zweite zusätzliche Verbindung (58, 60) vom Oszillator zum jeweiligen Basisanschluss des ersten und zweiten zusätzlichen Transistors; wobei der Oszillator so betreibbar ist,.. dass er die zusätzlichen Transistoren abwechselnd betätigt, sowie nacheinander die Schalttransistoren, und zv/ar mit der Frequenz des Oszillators.
    38. Schaltungsanordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Invertiertransformator (72) eine erste und zweite zusätzliche Wicklung (120, 122) umfasst, die mit der ersten bzw. zweiten Primärwicklung (74, 76) verbunden und derart gewickelt sind, dass Spannung entgegengesetzter Polarität gleichzeitig in jeder zusätzlichen Wicklung zwischen deren jeweiligen Anschlüssen induziert wird, und zwar durch Änderung des Flusses im Invertiertransformator; wobei jede der zusätzlichen Wicklungen elektrisch mit ihrem zugeordneten Schalttransistor (80, 82) derart verbunden ist, dass dann, wenn ihr zugeordneter Schalttransistor anfänglich leitend gemacht wird, um dadurch anfänglich die zugeordnete Primärwicklung zu erregen, die in der zugeordneten zusätzlichen Wicklung durch die anfängliche Erregung der zugeordneten Primärwicklung induzierte Spannung das Bestreben hat, die Leitung bzw. Leitfähigkeit des zugeordneten Schalttransistors zu erhöhen.
    39. Schaltungsanordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass.die Anschlüsse eines Paars, entsprechender'Anschlüsse. der zusätzlichen Wicklungen (120, 122) jeweils mit dem Basisanschluss des ersten bzw. zweiten Schalttransistors (SO, 82} verbunden sind, während die Anschlüsse des anderen Paars
    -^entsprechender Anschlüsse der zusätzlichen Wicklungen jeweils mit dem ersten bzw..-, zweiten zusätzlichen Transistor (116, 118) verbunden sind; wobei die Schaltungsanordnung
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    '*■■■■■.>.-.- . .: · 2263981
    weiterhin eine erste und zweite Diode (128, 130) umfasst» die der ersten bzw. zweiten zusätzlichen Wicklung zugeordnet sind und ein Anschluss jeder der Dioden mit der Verbindungsstelle ihrer zugeordneten zusätzlichen Wicklung und ihres zugeordneten zusätzlichen Transistors verbunden ist, und wobei ferner der andere Anschluss"der Dioden mit dem Emitteranschluss ihres zugeordneten Schalttransistors verbunden ist, wodurch dann, wenn die Spannung, die in jeder zusätzlichen Wicklung durch ihre zugeordnete Primärwicklung induziert ist, abfällt, um eine Vorwärtsleitung der zugeordneten Diode zu ermöglichen, die zugeordnete Diode Strom vom Basiskreis des zugeordneten Schalttränsistors neben-' schliesst, um dessen ICollektor-Emitter-Spannung zu erhöhen und damit die Spannung' an der zugeordneten Primärwicklung herabzusetzen, und wobei die herabgesetzte Spannung' in der zugeordneten zusätzlichen Wicklung erzeugt wird, weiche das Bestreben hat, weiter Basisstrom in dem zugeordneten Schalttransistor zu verhindern. ■
    40. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der' Oszillator (140) einen bistabilen Multivibrator (146) und eine Impulserzeügungseinrichtüng (144) umfasst, verbindbar* mit der Batterie (32), und dass'die Einrichtung zum Verbinden des Oszillators mit dem ersten und zweiten—-elektronischen Schalter eine Einrichtung (162,' 164) Umfasst, welche den Multivibrator mit dem ersten und zweiten elektronischen Schalter verbindet; wobei der· Oszillator eine Einrichtung umfasst» welche die Impulserzeugungseinrichtung mit dem Multivibrator verbindet und geeignet ist, den Multi^ vibrator zwischen Zustanden zu schalten^ um dadurch den ersten und zweiten Schalter abwechselnd zu betätigen; wobei · ferner die Impulserzeugungßeinr3cl·tung(144) eine iii Übereinstimmung mit dem Niveau äer^ Batteriespannung betreibbare' Einrichtung zum flervörbringen von Impulsen umfasst * di«? eine del* Batterie Spannung in Beziehung stehende Fr"et|üenz be-
    Einrichtung sum Anlegen dieser .impulse
    226399Ί
    an den Multivibrator, um letzteren zu veranlassen, den Zustand in Ansprechung auf jeden von der Impulserzeugungseinrichtung hervorgebrachten Impuls zu ändern, wodurch der erste und zweite Schalter (80, 82) mit einer Frequenz betrieben werden, die mit der Batteriespannung in Beziehung steht, und wobei jeder· dieser Schalter während im wesentlichen gleichen Zeitdauern für ein gegebenes Batteriespanhungsniveau betätigt wird.
    41. Schaltungsanordnung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulserzeugungseinrichtung (144, 180) eine Referenzspannungseinrichtung (158, 186) zum Hervorbringen einer im wesentlichen konstanten Referenzspannung während des Betriebs der Impulserzeugungseinrichtung aufweist, wobei die Impulserzeugungseinrichtung so betreibbar ist, dass sie Impulse mit einer Frequenz hervorbringt, welche eine Funktion der Spannungsdifferenz zwischen der Batteriespannung und der Spannung der Referenzspannungseinrichtung ist.
    42. Schaltungsanordjlung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Ref entspannungseinrichtung eine Zenerdiode (158, 186) umfasst.
    43. Schaltungsanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillatortransformator (52) eine erste und zweite Primärwicklung (54, 56) umfasst, die derart gewickelt sind, dass ein Stromfluss in jede Primärwicklung über deren entsprechende Anschlüsse einen Fluss im Oszillatortransformator hervorruft, und zwar derart, dass ein Stromfluss in der einen Primärwicklung einen positiven Fluss und ein Stromfluss in der anderen Primärwicklung einen negativen Fluss im Oszillatortransformator entv/iekelt; wobei der Oszillator (38) eine Einrichtung aufweist, welche jede Primärwicklung zu deren Erregung abwechselnd mit der Batterie verbindet, wobei diese
    309828/0405
    BAD ORIGINAL
    226399t
    Einrichtung einen ersten und zweiten zusätzlichen Transistor (46, 48) umfasst, die jeweils mit der ersten und zweiten Primärwicklung des Osziliatort'ransformators verbunden sind und von denen jeder so betreibbar ist, dass er Strom von der Batterie über seine Kollektor- und Emitteranschlüsse zu seiner zugeordneten Primärwicklung leitet, wobei einer der vorerwähnten Transistoranschlüsse mit einem Anschluss der dem Transistor zugeordneten Primärwicklung verbunden ist und eine Einrichtung (68, 70) zum Verbinden des Basisanschlusses jedes zusätzlichen Transistors mit der Verbindung des entgegengesetzten Transistors und der entgegengesetzten Primärwicklung vorgesehen ist, v/odurch ein oszillierender Fluss im Oszillatortransxormator erzeugt wird.
    44. Schaltungsanordnung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator weiterhin eine Diode (64) umfasst, die mit den Primärwicklungen (54, 56) des Oszillatortransxormators (52) verbunden und in der Lage ist, Strom von der Batterie zu den Primärwicklungen zu leiten.
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