DE2647418C3 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Transformators - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines TransformatorsInfo
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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 Spannungsvcrgleichsglied
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 Schalterbetricb arbeitenden Zwischen Verstärkers.
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 Aüsgangsspannung 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
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 Erfindung 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 miniere 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
•to kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs beschriebenen
Maßnahmen gelöst.
Die Erfindung gestaltet es, den Leerlaufstrom eines Transformators mit mindestens zwei vormagneiisierbaren
Magnetjochen wesentlich zu reduzieren, die
■»5 Leistungsverluste zu verringern und folglich den
Wirkungsgrad zu erhöhen sowie die Stcuerlcistung herabzusetzen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen vormagnetisierbaren Transformators
und
Fig. 2 das elektrische Prinzipschallbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für einen vormagnetisierbaren Transformator.
Fig. 2 das elektrische Prinzipschallbild 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 geschallet 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.
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 Steuerw'.cklung 18 des.
Transformators 1 geschaltet Die Zwischenverstärker 7, i4 und die Leistungsverstärker 10,17 werden aus einem
Netzteil 19 mit Gleichstrom gespeist.
Das Spannungsvergleichsglied 4 (F i g. 2) enthält eine Gleichrichterbrücke 20 mit Dioden 11,21,22, 23,24,25,
26. Die Gleichrichterbrücke 20 ist über einen Widerstand 27 an die Diagonale einer Brücke 30 zwischen
Verbindungspunkten 28 und 29 angeschlossen. Die Brücke 30 enthält Widerstände 3S, 32, Stabilisatordioden
33,34 und eiren 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 Wider Standes 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 das 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 Kmittcr des Transistors 49 ist über den Verbindungspunkl 44 an das
Netzteil 19 angeschlossen. Die Basis des Transistors 49 ist über einen Widerstand 50 und einen Verbindungspunkt 51 an das Net/teil 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 Zwischenverstärkers
7 analog ist. Der Leistungsverstärker 17 ist nach einer Schaltung analog zur Schaltung des
Leistungsverstärkers 10 aufgebaut.
Die Ausgangsspannung des Transformators 1 (Fig. I)
wird dem Spannungsvergleirhs^üed 4 zugeführt. Von
den Ausgängen 5, 12 des . pamiungsvergleichsglieds 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 ZvvischenVerstärkers 7 ein positives Signal und am Eingang 13 des zusätzlichen Zwischenverstärkers
14 ein negatives Signal ein. Der Zwischenverstärker 7, an dessen Eingang 6 das positive SignaJ
eintrifft, ändert seinen Zustand bei der Regelung nicht und sperrt den Leistungsverstärker 10, so daß durch die
angeschlossene Steuerwicklung 13 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 Zwischen Verstärkers 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 Steuerwicklung 18 des Transformators 1 kein Strom fließt Der
Zwischenversiärker 7. an dessen Eingang das negative
Signal 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 11 des
Transformators 1 ändert sich so viel, daß die Abweichung der Ausgangsspannung von der vorgegebenen
beseitigt wird.
Während der Spannungsregelung ist also der S'.rom in einer der Steuerwicklungen 11, 18 gleich Null und
ändert sich in der anderen Sieuerwicklung 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 loche 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 Zwischenverslärkers 14 und Gegenreihenschaltung
der Eingänge 6,13 der Zwischenverstärker 7,
14 untereinander eine getrennte Vormagnetisierung der Joche des Transformators 1 erzielt, was es gestattet, den
Leerlaufstrom des Transformators 1 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 (1)
- 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 vormagnetisierbaren 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 Gegenreihenschaltung liegender zusätzlicher Zwischenverstärker (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.
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