DE2804374A1

DE2804374A1 - Spannungsregelkreis

Info

Publication number: DE2804374A1
Application number: DE19782804374
Authority: DE
Inventors: Gene Morez
Original assignee: TROLLER CORP
Current assignee: TROLLER CORP
Priority date: 1977-04-11
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1978-10-12
Also published as: CA1102871A; JPS53127660A; GB1592815A; US4202032A

Description

Troller Corporation, 3910 West Montrose Avenue, Chicago, Illinois 60618 (V.St.A.)

Spannungsrege!kreis

Die Erfindung betrifft einen Spannungsregelkreis zum Zuführen eines vollständigen Bereichs von von voller Einschaltung bis zur vollständigen Abschaltung reichenden Signalen zu einer Last, mit einer Wechselstromquelle und einem Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen sowie einem mit der Sekundärwicklung des Transformators verbundenen Vollwellen-Gleichrichter.

Viele angetriebene Einrichtungen einschließlich universeller oder Direktstrommotoren benutzen ein ungefiltertes halbes

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oder volles gleichgerichtetes Wellensignal, wobei ein Mittel zur Regelung der Amplitude der Wellenform vorgesehen ist, um so das Ansprechen der angetriebenen Einrichtung zu regeln.

Der heutige herkömmliche Weg, solche angetriebenen Einrichtungen zu regeln, ist ein variabler Widerstand, der dazu benutzt wird, das Ansprechen der angetriebenen Einrichtung auf einen Spannungskreis zu vergrößern oder zu vermindern.

Wegen der Art und Ausgestaltung solcher angetriebener Einrichtungen oder Lasten, die meistens eine sehr preiswerte Ausgestaltung besitzen, ist das Ansprechen solcher angetriebener Einrichtungen bei geringen durch den Kreis geregelten Spannungen sehr schwach. Dies ergibt sich aus mehreren Gründen, nämlich: Minimale Anzahl magnetischer Pole, hohe Drehreibung und mechanische Verbindungen, wenn solche angetriebenen Einrichtungen Zahnradübertragungsmechanismen besitzen.

Die meisten der angetriebenen Einrichtungen laufen bei geringen Geschwindigkeiten nicht glatt, da solche Einrichtungen auf zu geringe Spannungen nicht ansprechen, weil sie die genannten inhärenten Ausgestaltungsprobleme nicht überwinden.

Die typische angetriebene Einrichtung hat gerade zwei Pole. Das Ansprechen auf ein gleichgerichtetes Vollwcllcn-Signal, obwohl dieses besser ist als ein direkter Strom ist, ist noch nicht so ausreichend, als daß ein glattes Laufen gewährleistet wäre.

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Ein anderes Problem solcher bekannter Einrichtungen ist der begrenzte Bereich der mit dem reinen Regelkreis verbundenen Regeleinrichtungen. Die meisten der zur Zeit benutzten Regeleinrichtungen sind nicht zur Gewährleistung eines vollständigen Ansprechbareichs imstande, da ein Punkt in der Nähe des Minimumbereichs vorhanden ist, wenn die Steuereinrichtung offen ist. Dies ist notwendig, um die Spannungsdissipation der Steuereinrichtung auszuschalten.

In Spannungskreise eingefügte Regelsysteme, wie sie oben beschrieben wurden, haben den Nachteil einer schlechten, langsamen Geschwindigkeit wegen der Offenstellung der Steuereinrichtung bei oder in der Nähe ihres Minimalbereichs. \

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Spannungsregelkreise der eingangs genannten

Art mit einstellbaren Regelmitteln unter Vermeidung der genannten Nachteile weiterzubilden und einen Spannungsregelkreis zu schaffen, der einen vollständigen und glatten Bereich von Signalen liefert, der von voller Ausschaltung

bis zu voller Einschaltung reicht, ohne daß äußere Schal- j

ter oder elektronische Elemente verwendet werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Spannungsregelkreis der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein variables Regelglied im Kreis zwischen Gleichrichter und Last in seiner Minimumstellung eine negative Rückführung und in seiner Maximumstellung ein Vollwellen-Signal liefert und daß im Kreis mit dem Gleichrichter Mittel vorgesehen sind, die zwischen dem variablen Regelglied und der Last zum Zuführen eines Halbwellen-Wechselspannungs-Signals über das variable Regelglied an der Last angelegten Vollwellen-Signal verbunden sind.

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Erfindungsgemäß ist also ein Regelglied vorgesehen _r das ein Halbwellen-Signal bei minimaler Einschaltung liefert und ein Vollwellen-Signal einblendet oder zumischt, wenn die Regelung sich ihrer maximalen Optimumstellung nähert. Dies wird erreicht durch Hinzufügen eines Teils des Wechselstromsignals zur variablen Auswahl des Regelglieds durch die Anordnungen und Verbindungen im erfindungsgemäßen Spannungsregelkreis.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele anhand einer Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung des Standes der Technik;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Spannungsregelkreises mit dem zugeordneten Regelmitteln;

Fig. 3 einen modifizierten erfindungsgemäßen Regelkreis in schematischer Darstellung; und

Fig. 4 eine schematische fragmentarische Sicht der

Wellenformen des spannungsgesteuerten Signals, welches durch die in den Fig. 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Regelkreise erzeugt wird.

Die übliche Stromführung in einem Spannungsregelkreis ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt, in der schematisch Leitungen 10 und 11 einer Spannungsquelle mit einer Primärwicklung eines Transformators 13 verbunden sind. Die Sekundärwicklung 14 des Transformators 13 ist über Leitungen 15 und 16 mit einem Gleichrichter 17 mit einer Brückenanordnung verbunden, die in einem Zweig der Brücke einen Frequenzschalter 118 besitzt. Der entgegengesetzte Zweig des

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Gleichrichters 17 ist über einen Leiter 19 mit einem veränderbaren Regelglied 20 verbunden, welches wiederum über eine Leitung 21 mit einer Seite der Last oder der angetriebenen Einrichtung 22 verbunden ist. Die entgegengesetzte Seite der Last oder der angetriebenen Einrichtung 22 ist mittels des Leiters 23 mit dem entgegengesetzten Zweig des Gleichrichters 17 in wohlbekannter Art verbunden.

Bei diesem Kreis wird der Frequenzschalter 18 in einem Zweig der Brückenkonfiguration des Gleichrichters 17 in geöffneter Stellung den Gleichrichter von einem VoIl-Wellen-Gleichrichter in einen Halb-Wellen-Gleichrichter umwandeln. Bei dieser Anordnung spricht die Last oder angetriebene Einrichtung 22 wegen ihrer inneren Ausgestaltung mehr auf die angelegte Spannung an, wenn der Frequenzschalter 18 offen ist und der Gleichrichter 17 ein HaIb-Wellen-Signal erzeugt, was so der Last der angetriebenen Einrichtung 22 erlaubt, in kleinen Stufen anzusprechen, wodurch der durch die Ausgestaltung inhärente mechanische Widerstand.überwunden wird. Bei diesem Kreis wird ein Ansprechen langsamer Geschwindigkeit wegen der Anwesenheit des Halb-Wellen-Signals erreicht. Jedoch muß eine solche Anordnung den Frequenzschalter 18 erhalten, der mechanisch oder periodisch durch ein Betätigungsorgan oder einen Regler des Spannungsregelkreises betätigt werden muß.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsregelkreis 24, wie er in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, der ein veränderliches Regelglied 25 besitzt, das in der Form eines drahtgewickelten, relativ hoch belastbaren Regelwiderstandes vorliegen kann.

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Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Transformator 26 vorhanden, dessen Sekundärwicklung 27 mit einem Gleichrichter 28 mit Brückenanordnung verbunden ist, obwohl zu bemerken ist, daß der Vollwellen-Gleichrichter auch ein solcher der Brückenkonstrukticn mit Mittelabgriff sein kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Durch den Gleichrichter 28 wird ein Vollwellen-Signal erzeugt und durch den Leiter 29, das variable Regelglied, den Leiter 25, den Leiter 30 zur Last oder dem angetriebenen Teil 31 geführt. Ein Rückleiter 32 ist mit dem entgegengesetzten Zweig des Brücken-Gleichrichters 28 verbunden.

Diesem Kreis wird ein Leiter 33 zugeführt, der vom entgegengesetzten Zweig des Brtbkengleichrichters 28 durch einen Feed-Back- oder Rückwirk-Widerstand 34 führt und im Leiter

30 zwischen dem variablen Regelglied 25 und der Last 31 endet. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß das variable Regelglied 25 eine negative Rückführleitung 35 besitzt, die zu dem oben bezeichneten Rückleiter 32 führt.

Durch diese Anordnung ist im Spannungsregelkreis 24 der Fig. 2 tatsächlich ein Frequenzschalter eingebaut, der aus einem Zuführmittel zum Zuführen eines Teils des Wechselstromsignals direkt zu dem Signal führt,das durch das Regelglied 25 für den direkten Strom zur Last oder zum angetriebenen Teil 31 übertragen wird, wenn das Regelglied 25 in seiner Minimumsarbeitsstellung ist.

Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Wenn das Regelglied 25 in seiner "Aus"-Stellung ist, wird kein wirksames Signal auf die Last oder das angetriebene Teil

31 ausgeübt, da das Wechselstromsignal entsprechend dem

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Weg des geringsten Widerstandes durch das Regelglied 25 und dessen negativen Rückführungsleiter 3 5 zum Rückleiter 32 zurückkehrt, ohne die Last oder das angetriebene Teil 31 zu beeinflussen.

Im zweiten,folgenden Zustand der Fig. 4 ist gezeigt, daß, wenn das Regelglied 25 in bezug auf seine Minimumarbeitsstellung fortgeschritten ist, der Signalausgang desselben durch den Leiter 30 zur Last oder zum angetriebenen Teil 31 ein Verschnitt eines Vollwellen-Gleichspannungs Signals mit einem Halbwellen-Wechselspannungs Signal ist, um so ein langsames oder glattes Ansprechen durch das angetriebene Teil oder die Last 31 zu erhalten. Wenn das Regelglied 25 über den Bereich von seiner Minimums- zu seiner Maximums-Stellung bewegt wird, wie es in den folgenden fragmentarischen Diagrammen der Fig. 4 gezeigt ist, wird die Signalmischung des Halbwellen-Gleichspannungsund des Vbllwellen-Gleichspannungs-Signals derart er reicht, daß sich ein volles und geeignetes Ansprechen der Last oder des angetriebenen Teils 31 ergibt.

Im Stand der Technik ist auch eine Einrichtung zum Bewirken eines Ansprechens langsamer Geschwindigkeit durch Einfügung eines sogenannten SCR-Reglers in den Spannungsregelkreis bekannt. Das der Benutzung eines solchen SCR-Reglers inneliegende Problem beruht in der schnellen Anstiegszeit, wenn der SCR-Schalter zu anderen Zeiten eingeschaltet ist, als wenn das Wechselspannungs-Signal bei oder in der Nähe von Null ist. Damit diese Kreise nutzbar sind, ist die schnelle Anstiegszeit zu unterteilen, was dann in den Schaltkreis eine zusätzliche teure - Komponente bringt.

Die vorliegende Erfindung kann jedoch in einen Kreis mit einer Transistoreinrichtung eingefügt werden, wie in Fig. 3

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gezeigt ist. In einem solchen Kreis ist die Sekundärwicklung 37 eines Transformators 36 mit einem Gleichrichter der Brückenanordnung 38 verbunden, wobei die Zweige des Gleichrichters 38 mit einem variablen Regelglied 39 sowie einemWechselspannungs-Leiter 40 verbunden sind, der wiederum nicht nur mit einem Leiter 41 verbunden ist, der sich zwischen dem Regelglied 39 und der Last oder dem angetriebenen Teil 42 erstreckt, sondern mit dem Kollektor 43 des Transistors verbunden ist, wobei die Basis 44 des Transistors mit dem Leiter 41 verbunden ist. Der Emitter 45 ist mit dem Leiter 56 verbunden, der zur Last oder dem angegebenen Teil 42 führt. Bei dieser Anordnung der Zuführung eines vermischten Halbwellen-Wechselspannungs-Signals wird das Problem, das normalerweise mit einer SCR-Einrichtung gegeben ist, überwunden, indem die einer solchen Einrichtung inhärente schnelle Anstiegszeit vermieden wird, ebenso wie Temperatur und Unterteilungserfordernisse vermieden werden, die in Anordnungen nach dem Stand der Technik vorhanden sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Claims

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Ansprüche

fly Spannungsregelkreis zum Zuführen eines vollständigen Bereichs von von voller Einschaltung bis zur vollständigen Abschaltung reichenden Signalen zu einer Last, mit einer Wechselstromquelle und einem Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen sowie einem mit der Sekundärwicklung des Transformators verbundenen Vollwellen-Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß ein variables Regelglied (25; 39) im Kreis (24) zwischen Gleichrichter (28; 38) und Last (31; 42) in seiner Minimumstellung eine negative Rückführung und in seiner Maximumstellung ein Vollwellen-Signal liefert·und daß im Kreis (24) mit dem Gleichrichter (28; 38) Mittel (33, 34; 40, 43, 44, 45) vorgesehen sind, die zwischen dem variablen Regelglied (25; 39) und der Last (31; 42) zum Zuführen eines Halbwellen-Wechselspannungs-Signals über das variable Regelglied (25; 39) an der Last (31; 42) angelegten Vollwellen-Signal verbunden sind.

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ORlQlHAL INSPECTED

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2. Spannungsregelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (33, 34; 40, 43, 44, 45) zum Zuführen eines Halbwellen-Signals einen Leiter (33; 40} aufweisen, der sich vom Gleichrichter (28; 38) erstreckt und mit dem Leiter (30; 41, 46) zwischen dem variablen Regelglied (25; 39) und der Last (31; 42) verbunden ist.
3. Spannungsregelkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (28; 38) eine Brückenanordnung aufweist.
4. Spannungsregelkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführmittel (33, 34; 40, 43, 44, 45) im Kreis (24) zum Zuführen eines Halbwellen-Signals einen Leiter (33; 40) aufweisen, der sich von einem Zweig der Brückenanordnung erstreckt und mit dem Leiter zwischen variablem Regelglied (25; 39) und Last (31; 42) verbunden ist.
5. Spannungsregelkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (43, 44, 45) vorgesehen ist, der zwischen variables Regelglied (3 9) und Last (42) geschaltet ist; und daß das Zuführmittel (40) zum Zuführen eines Halbwellen-Wechselspannungs-Signals eine Wechselspannungsquelle sowohl für den Transistor (43, 44, 45) als auch für das variable Regelglied

(39) ist.