DE2647418B2

DE2647418B2 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Transformators

Info

Publication number: DE2647418B2
Application number: DE2647418A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Grigorjevitsch Belij; Jurij Dmitrijevitsch Gupalo; Vladimir Aleksandrovitsch Nagajzev; Dmitrij Nikolajevitsch Toljatti Parschin; Pavel Andrejevitsch Bryansk Schinschikov; Vladimir Aleksandrovitsch Trojzkij
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2371721B1; DE2647418C3; GB1514864A; DD127701A1; DE2647418A1; SE396486B; FR2371721A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Transformators der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen, aus der SU-PS 2 98 442 bekannten Art.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird die Ausgangsspannung des Transformators dem Spannungsvergleichsglied zugeführt. Das von diesem erzeugte Fehlersignal, dessen Betrag und Polarität durch die Abweichung der Ausgangsspannung von einer vorgegebenen Spannung bestimmt werden, gelangt an den Eingang des als Leistungsverstärker im Scha'terbetrieb arbeitenden Zwischenverstärkers.

Steigt bei der bekannten Schaltungsanordnung die Ausgangsspannung über die vorgegebene, so wird die Steuerwicklung des einen Magnetjoches ein- und die Steuerwicklung des anderen Joches ausgeschaltet. Der Strom in der Steuerwicklung des ersten Joches nimmt zu, der Strom in der Steuerwicklung des zweiten Joches dagegen ab. Dementsprechend wird der magnetische Widerstand des ersten Joches erhöht und der des zweiten verringert. Die Verkettung der Flüsse der im ersteren, durch die Magnetjoche gebildeten Fenster angeordneten Windungen der Sekundärwicklung des Transformators nimmt ab, so daß auch die in diese Windungen induzierte EMK und die Ausgangsspannung des Transformators abnimmt.

Steigt die Ausgangsspannung unter die vorgegebene, so ändert sich die Polarität des vom Spannungsvergleichsglied erzeugten Signals. Hierbei wird die Steuerwicklung des ersten Joches aus- und die des zweiten Joches eingeschaltet. Der Strom in der Steuerwicklung des ersten Joches beginnt abzufallen, der Strom in der Steuerwicklung des zweiten Joches steigt dagegen an.

Die magnetische Leitfähigkeit des ersten Joches beginnt zuzunehmen, die des zweiten dagegen abzunehmen. Die Verkettung der Flüsse der im zugehörigen Fenster angeordneten Windungen der Sekundärwicklung beginnt anzusteigen. Mit der Zunahme der in diese Wicklungen induzierten EMK nimmt somit auch die Ausgangsspannung des Transformators zu, bis sie die vorgegebene übersteigt.

Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung infolge der Trägheit des magnetischen Systems des Transformators mit einer bestimmten Genauigkeit konstant gehalten.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung werden die Magnetjoche unterschiedlich gesteuert, weil bei der

in Regelung der Steuerstrom infolge der Induktivität der Steuerwicklungen und vorhandener Überbrückungsdioden sowohl durch die Steuerwicklung des ersten als auch des zweiten Magnetjoches fließt. Hierbei wird das eine Magnetjoch stärker und das andere schwächer magnetisiert. In der mittleren Stellung des Reglers sind beide Magnetjoche gleich stark vormagnetisiert.

Weil sich bei der bekannten Schaltungsanordnung die beiden Magnetjoche praktisch im gesamten Regelbereich außerhalb der Grenzwerte im magnetisierten Zustand befinden, ist der Widerstand gegen den magnetischen Wechselfluß beträchtlich. Deshalb erreicht der Leerlaufstrom des Transformators mit dieser Vormagnetisierung der Joche in manchen Stellungen des Reglers einen erheblichen, mit dem Belastungsstrom vergleichbaren Wert. Der Wirkungsgrad des Transformators ist somit niedrig; die Steuerleistung der Magnetjoche bleibt bei dieser Vormagnetisierung konstant.

Der Er^findung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines vormagnetisierbaren Transformators zu schaffen, die es gestattet, den Leerlaufstrom des Transformators und die mittlere Steuerleistung der Vormagnetisierung der Magnetjoche im Bereich der stufenlosen Spannungsregelung wesentlich zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad des Transformators zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Schaltungsanordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung gestattet es, den Leerlaufstrom eines Transformators mit mindestens zwei vormagnetisierbaren Magnetjochen wesentlich zu reduzieren, die Leistungsverluste zu verringern und folglich den Wirkungsgrad zu erhöhen sowie die Steuerleistung herabzusetzen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen vormagnetisierbaren Transformators und
F i g. 2 das elektrische Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für einen vormagnetisierbaren Transformator.

Die Regeleinrichtung für einen vormagnetisierbaren Transformator enthält einen Transformator 1 (Fig. 1), dessen Ausgang 2 auf den Eingang 3 eines Spannungs-Vergleichsglieds 4 geschaltet ist. Ein Ausgang 5 des Spannungsvergleichsglieds 4 ist an den Eingang 6 eines Zwischenverstärkers 7 angeschlossen.

Der Ausgang 8 des Zwischenverstärkers 7 ist an den Eingang 9 eines Leistungsverstärkers 10 angeschlossen.

b'i Der Leistungsverstärker 10 ist an einer Steuerwicklung

11 des Transformators 1 gekoppelt. Der zweite Ausgang

12 des Spannungsvergleichsglieds 4 ist mit dem Eingang

13 eines zusätzlichen Zwischenverstärkers 14 verbun-

den. Der Ausgang 15 des zusätzlichen Zwischenverstärkers 14 ist an den Eingang 16 eines zweiten Leistungsverstärkers 17 angeschlossen. Der Leistungsverstärker 17 ist an eine zweite Steuerwicklung 18 des Transformators 1 geschaltet Die Zwischenv :rstärker 7, 14 und die Leistungsverstärker 10,17 werden aus einem Netzteil 19 mit Gleichstrom gespeist.

Das Spannungsvergleichsglied 4(Fig. 2) enthält eine Gleichrichterbrücke 20 mit Dioden 11,21,22,23,24,25, 26. Die Gleichrichterbrücke 20 ist über einen Wider- ι ο stand 27 an iie Diagonale einer Brücke 30 zwischen Verbindungspunkten 28 und 29 angeschlossen. Die Brücke 30 enthält Widerstände 31, 32, Stabilisatordioden 33,34 und einen Kondensator 35, dessen Anschlüsse auf die Verbindungspunkte 28, 29 geschaltet sind. Die zweite Diagonale der Brücke 30 zwischen den Ausgängen 5,12 ist an antiparallele Dioden 36,37, einen Reihenkreis aus Widerständen 38, 39 und an die Eingänge 6, 13 der Zwischenverstärker 7, 14 angeschlossen.

Der Zwischenverstärker 7 enthält einen Transistor 40. Die Basis des Transistors 40 ist über einen Widerstand 41 und einen Verbindungspunkt 42 an den Ausgang 5 des Spannungsvergleichsglieds 4 zum Spannungsvergleich angeschlossen. An den Verbindungspunkt 42 sind auch die Anschlüsse von Widerständen 43 und 39 gekoppelt. Der zweite Anschluß des Widerstandes 39 ist mit dem Emitter des Transistors 40 und über einen Verbindungspunkt 44 mit dem Netzteil 19 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstandes 43 ist über einen Widerstand 45 und einen Verbindungspunkt 46 an dr.s Netzteil 19 geschaltet Der Kollektor des Transistors 40 ist über einen Widerstand 47 und den Verbindungspunkt 46 an das Netzteil 19 und über eine Diode 48 an die Basis eines Transistors 49 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 49 ist über den Verbindungspunkt 44 an das Netzteil 19 angeschlossen. Die Basis des Transistors 49 ist über einen Widerstand 50 und einen Verbindungspunkt 51 an das Netzteil 19 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 49 ist über einen Widerstand 52 an die Basis des Transistros 40 und über einen Widerstand 53 und den Verbindungspunkt 46 an das Netzteil 19 gelegt.

Der Leistungsverstärker 10 enthält einen Transistor 54. Die Basis des Transistors 54 ist über eine Diode 55 an den Ausgang 8 des Zwischenverstärkers 7 und über einen Widerstand 56 und den Verbindungspunkt 51 an das Netzteil 19 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 54 ist über einen Verbindungspunkt 44 an das Netzteil 19 geschaltet Der Kollektor des Transistors 54 ist über eine Parallelschaltung von einem Widerstand 47 und einer Diode 58 und über die Steuerwicklung 11 an das Netzteil 19 angekoppelt. Der zusätzliche Zwischenverstärker 14 ist nach einer Schaltung ausgeführt die der Schaltung des Zwischen-Verstärkers 7 analog ist. Der Leistungsverstärker 17 ist nach einer Schaltung analog zur Schaltung des Leistungsverstärkers 10 aufgebaut.

Die Ausgangsspannung des Transformatot s 1 (F i g. 1) wird dem Spannungsvergleichsglied 4 zugeführt. Von den Ausgängen 5, 12 des Spannungsvergleichsglieds 4 gelangt ein Abweichungssignal, dessen Betrag und Polarität nach einer Abweichung der Ausgangsspannung von der vorgegebenen bestimmt werden, an die in Gegenreihenschaltung liegenden Eingänge 6, 13 der Zwischenverstärker 7,14. Als Zwischenverstärker 7, 14 werden kontaktlose polarisierte Relais verwendet.

Bei der Spannungsregelung läuft beispielsweise am Eingang 6 des Zwischenverstarkeis 7 ein positives Signal und am Eingang Yi des zusätzlichen Zwischenverstärkers 14 ein negatives Signal ein. Der Zwischenverstärker 7, an dessen Eingang 6 das positive Signa! eintrifft ändert seinen Zustand bei der Regelung nicht und sperrt den Leistungsverstärker 10, so daß durch die angeschlossene Steuerwicklung U bei der gegebenen Polarität des Fehlersignals kein Strom fließt Der zusätzliche Zwischenverstärker 14, an dessen Eingang

13 das negative Signal eintrifft wird seinen Zustand in Abhängigkeit von der Größe dieses Signals ändern. Dementsprechend wird auch der Leistungsverstärker 17 seinen Zustand ändern, dessen Eingang 16 an den zusätzlichen Zwischenverstärker 14 angeschlossen ist. Eine Änderung wird auch der Strom in der an den Leistungsverstärker 17 angeschlossenen Steuerwicklung 18 des Transformators 1 in der Weise erfahren, daß die Abweichung der Ausgangsspannung von der vorgegebenen behoben wird

Falls sich die Polarität des Fehlersignals als Ergebnis einer Änderung des Belastungsstromes oder einer Speisenetzspannungsschwankung ändert so trifft am Eingang 6 des Zwischenverstärkers 7 ein negatives Signal und am Eingang 13 des zusätzlichen Zwischenverstärkers 14 ein positives Signal ein. Bei dieser Polarität des Fehlersignals ändert der zusätzliche Zwischenverstärker 14 seinen Zustand nicht und sperrt den Leistungsverstärker 17, so daß durch die Steuerw'cklung 18 des Transformators 1 kein Strom fließt. Der Zwischenverstärker 7, an dessen Eingang das negative Signa! ankommt, wird seinen Zustand in Abhängigkeit von der Größe dieses Signals ändern. Dementsprechend wird auch der Leistungsverstärker 10 seinen Zustand ändern, und der Strom in der Steuerwicklung Il des Transformators 1 ändert sich so viel, daß die Abweichung der Ausgangssnannung von der vorgegebenen beseitigt wird.

Während der Spannungsregelung ist also der Strom in einer der Steuerwicklungen 11, 18 gleich Null und ändert sich in der anderen Steuerwicklung 11 bzw. 18 in Abhängigkeit von der Abweichung der Ausgangsspannung von der vorgegebenen, d. h„ bei der Spannungsregelung ist nur eines der gesteuerten Joche des Transformators 1 vormagnetisiert. Eine derartige Vormagnetisierung der Joche des Transformators 1, bei der während der Spannungsregelung nur eines der zwei gesteuerten Joche vormagnetisiert wird, wird als getrennte Vormagnetisierung der Joche des Transformators 1 bezeichnet.

Die Kennlinie des Zwischenverstärkers 7 ergibt sich auf Grund einer positiven Rückkopplung vom Kollektor des Transistors 49 (F i g. 2) über den Widerstand 52 auf die Basis des Transistors 40. Die Dioden 36,37 schützen die Eingänge 6, 13 der Zwischenverstärker 7, 14 vor Überspannungen in Übergangszuständen. Die Widerstände 38,39 gewährleisten einen Stromdurchfluß durch die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 40 bei bestimmter Polarität.

Die Diode 58 schützt den Transistor 54 vor Überspannungen und Umschaltungen und sichert die Kontinuität des Stromes in den Steuerwicklungen 11,18. Der Widerstand 45 dient zur Empfindlichkeitserhöhung der Zwischenverstärker 7,14.

Auf solche Weise wird durch Einführung des zusätzlichen Zwischenverstärkers 14 und Gegenreihenschaltung der Eingänge 6,13 der Zwischenverstärker 7,

14 untereinander eine getrennte Vormagnetisierung der Joche des Transformators 1 erzielt, was es gestaltet, den

Leerlaufstrom des Transformators I wesentlich zu reduzieren, die mittlere Steuerleistung der Vormagnetisierung der Joche des Transformators 1 im Bereich stufenloser Spannungsregelung zu verringern und dadurch den Wirkungsgrad des Transformators 1 zu erhöhen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

2647413

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Transformators mit mindestens zwei vormagnetisierbaren Magnetjochen, mit einem am Ausgang des Transformators angeordneten Spannungsvergleichsglied, dessen einer Ausgang über einen Zwischenverstärker an einen von mehreren Leistungsverstärkern angeschlossen ist, deren jeder mit einer auf den vormagneiisierbaren Magnetjochen des Transformators angeordneten Steuerwicklungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltungsanordnung ein mit dem anderen Ausgang des Spannungsvergleichsglieds (4) verbundener und mit dem einen Zwischenverstärker (7) in Gegenreihenscha'tung liegender zusätzlicher Zwischenvorstärker (14) vorgesehen ist, dessen Ausgang (15) an einen anderen der Leistungsverstärker (17) angeschlossen ist, und daß parallel zu den Eingängen (6, 13) des einen Zwischenverstärkers (7) und des zusätzlichen Zwischenverstärkers (14) Widerstände (38, 39) geschaltet sind.