DE60123269T2

DE60123269T2 - Spannungsregler für einen wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE60123269T2
Application number: DE60123269T
Authority: DE
Inventors: Diego Carraro
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: WO2002041475A1; EP1336237B1; EP1336237A1; IT1315548B1; ES2272572T3; AU2002217026A1; DE60123269D1; ATE340430T1; ITVI20000252A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungsregler für einen Wechselstromgenerator mit Kondensator-Erregung, der mit einer Vorrichtung zur Selbstregelung der erzeugten Spannung ausgerüstet ist.
Es ist bekannt, dass ein Wechselstromgenerator oder Alternator eine elektrische Synchrondrehmaschine ist, die die mechanische Energie der Welle in elektrische Energie umformt. Dabei wird die elektrische Energie im Form eines sinusförmigen Wechselstromes erzeugt, dessen Frequenz fest mit der Drehgeschwindigkeit der Maschine verbunden ist. In einer solchen Maschine hat der Rotor die Funktion eines Induktors, der das Magnetfeld erzeugt, das mit den beiden Ankerwicklungen verkettet ist, nämlich der ersten Wicklung und der Hilfswicklung auf dem Stator.
Im einzelnen besteht der Rotor aus einem Drehkörper, auf den eine Erregerwicklung gewickelt ist, die durch eine oder mehrere Gleichrichterdioden geschlossen ist, um den Induktionskreis zu bilden. Der Stator hat einen Körper, auf den die Primärwicklung zur Versorgung der Last und eine Hilfswicklung gewickelt sind, die über einen Kondensator geschlossen ist, wobei die beiden Wicklungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.
Wenn die Maschine in Drehung versetzt wird, erzeugt das Restmagnetfeld des Rotorkörpers in der Hilfswicklung einen Strom, der den Strom im Induktionskreis erhöht, wodurch der Induktionsfluss zunimmt. Auf diese Weise wird eine positive Reaktion herbeigeführt, die die Maschine veranlasst, den Induktionsfluss zu verstärken, bis ein Maximalwert erreicht ist, der dem Sättigungswert des Werkstoffs entspricht, aus dem der Rotorkörper besteht.
Der wesentliche Nachteil dieser Maschinen besteht darin, dass die Ausgangsspannung, die an der Last anliegt, mit der Veränderung dieser Last variiert. Während nämlich bei Leerlaufbetrieb der Induktionsfluss der Maschine nur von der magnetomotorischen Kraft produziert wird, die von dem Induktionskreis erzeugt wird und direkt proportional zur induzierten elektromotorischen Kraft ist, hängt im Lastbetrieb der Induktionsfluss auch von der Ankerrückwirkung der Primärwicklung ab. Diese Rückwirkung ergibt sich sowohl in dem Induktionskreis, wo sie eine Funktion der Stromstärke im Ankerkreis und der Phasendifferenz zwischen Strom und induzierter EMK ist, die diese erzeugt, als auch im Hilfskreis. Wenn die Primärwicklung über eine ausschließliche Widerstandslast geschlossen wird, neigt der in dem Erregerkreis fließende Strom dazu abzunehmen, was durch die Wirkung des Hilfskreises behindert wird. Die Maschine wird daher veranlasst, in einem Gleichgewichtszustand zu arbeiten, damit die gewünschte Spannung für die Last gewährleistet ist.
Wenn die Primärwicklung über eine hauptsächlich induktive Last geschlossen wird, verursacht die Spannung an der Last bei gleichen Bedingungen eine Ankerrückwirkung auf den Hilfskreis, die kleiner ist als im vorgenannten Fall. Dadurch wird die Maschine veranlasst, in einem Gleichgewichtszustand zu arbeiten, der durch eine Spannung gekennzeichnet ist, die geringer als die gewünschte Spannung ist.
Wenn umgekehrt die Primärwicklung über eine hauptsächlich kapazitive Last geschlossen wird, verhält sich die Maschine komplementär zu dem zuvor genannten Fall und arbeitet bei einem Gleichgewichtszustand, der durch eine Spannung gekennzeichnet ist, die größer ist als die gewünschte Spannung ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich die an der Last anliegende Ausgangsspannung merklich mit der Drehzahl des Rotors ändert.
Nicht zuletzt ist ein Nachteil darin zu sehen, dass die Ausgangsspannung mit der Betriebstemperatur des Generators variiert, wobei diese Temperatur bekanntlich im Betrieb des Generators aufgrund der Verluste durch den Joule-Effekt ansteigt.
Ein Spannungsregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus JP 49 078 114 .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor erläuterten Nachteile zu vermeiden. So besteht insbesondere eine erste Aufgabe der Erfindung darin, einen Spannungsregler für einen Wechselstromgenerator zur Verfügung zu stellen, der eine Selbstregelung der Spannung erlaubt, die an der Last anliegt, so dass die Spannung an der Last im wesentlichen über die Laständerungen konstant bleibt.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Selbstregelungsvorrichtung zu schaffen, die kostenmäßig nur begrenzt von den Gesamtkosten des Generators abhängt.
Gemäß einer weiteren Aufgabe soll die Vorrichtung auch für bereits installierte Generatoren verwendbar sein, die keine Regelungsvorrichtungen für die Ausgangsspannung haben.
Gemäß einer anderen Aufgabe soll eine starke und zuverlässige Regelungsvorrichtung geschaffen werden, die an einem Generator angebracht werden kann.
Die genannten Aufgaben werden durch einen Spannungsregler für einen Wechselstromgenerator mit kapazitiver Erregung gelöst, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Steuereinrichtung kann dabei nach einer analogen oder digitalen oder auch gemischten Technik realisiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der durch eine Steuerschaltung gesteuerte Schalter in Reihe mit der Hilfswicklung und dem Erregerkondensator geschaltet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Schalter in Reihe mit einer weiteren, im wesentlichen kapazitiven Impedanz geschaltet, wobei beide zu dem Erregerkondensator parallel geschaltet sind.
Gemäß einer weiteren Möglichkeit der Erfindung ist der Schalter direkt mit dem Erregerkondensator parallel geschaltet.
Ein Generator, der mit dem Regler gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, hat den Vorteil, dass er größere Spannungsschwankungen der Rotoreinheit als bekannte Generatoren toleriert, so dass im wesentlichen konstante Ausgangsspannungen gewährleistet sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Generator mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Möglichkeit bietet, die an der Last anliegende Spannung zu steuern, indem er auf die in der Hilfswicklung fließenden Strom einwirkt, der bekanntlich eine geringere Stromstärke als andere Ströme des Systems hat, so dass größere Leistungen mit kleinen Leistungen gesteuert werden können.
Weitere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die in nicht einschränkender Weise in der Zeichnung dargestellt sind; es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Generators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung für den Generator der 1,
3 eine besondere Ausführungsform des Schalters der in 1 gezeigten Vorrichtung,
4 den Verlauf der Spannungen und Ströme während des Betriebs des Generators gemäß 1, der gemäß den Schaltungen der 7 oder 8 erregt wird,
5 ein Blockschaltbild einer Variante der Regelungsvorrichtung der 1,
6 ein Bockschaltbild einer weiteren Variante der Regelungsschaltung der 1,
7 eine Prinzipdarstellung der Hilfswicklung mit dem Schalter gemäß der Erfindung, der in Reihe mit dieser Wicklung verbunden ist,
8 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der der Schalter in Reihe mit einem Kondensator geschaltet ist, wobei beide parallel zu dem Erregerkondensator geschaltet sind,
9 eine weitere Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der der Schalter gemäß der Erfindung direkt parallel zu dem Erregerkondensator geschaltet ist, der Teil der Hilfsschaltung ist, und
10 den Verlauf von Spannung und Strom des Schalters während der Öffnungs- und Schließperioden dieses Schalters für jede Halbperiode in der Schaltung der 9.
Der Wechselstromgenerator mit Kondensatorerregung gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 1 dargestellt und insgesamt mit 1 bezeichnet; er besteht im wesentlichen aus einer Statoreinheit 2 und einer Rotoreinheit 3.
Die Statoreinheit 2 hat einen Statorkörper 4, in dessen Nuten eine einphasige Ankerwicklung 5 mit zwei an eine Last Z angeschlossenen Klemmen 6a, 6b sowie eine Hilfswicklung 8 gelegt sind, die um elektrisch 90° zur Ankerwicklung 5 verschoben und elektrisch mit einem Kondensator C₁ verbunden ist.
Die Rotoreinheit 7 hat einen Rotor 10, auf den eine Erregerwicklung 11 gewickelt ist, die elektrisch mit einem insgesamt mit 12 bezeichneten Gleichrichter verbunden ist.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Selbstregelungseinrichtung des Generators 1 einen gesteuerten Schalter 13 hat, der in Reihe mit der Hilfswicklung 8 und dem Kondensator C₁ verbunden ist und der einen Steuereingang 14 hat, welcher elektrisch an eine Steuerschaltung 15 angeschlossen ist, die den Schalter 13 öffnet oder schließt, um einen Stromfluss I_C in der Hilfswicklung 8 als Funktion der Spannungsänderungen an der Ankerwicklung 5 und an der Last Z zu verindern bzw. zu ermöglichen.
Das Öffnen und Schließen des gesteuerten Schalters 13 bewirkt, dass der in der Hilfswicklung 8 fließende Strom I_C sich ändert, sodass sich die in der Erregerwicklung 11 und damit auch an der Last Z induzierte elektromotorische Kraft verändert.
Damit ergibt sich, dass durch geeignete Veränderung des Verhältnisses zwischen der Öffnungs- und Schließdauer des Schalters in der Hilfswicklung ein variabler Erregerstrom erhalten wird, sodass im Erregerkreis ein Strom induziert wird, durch den die Spannung an der Last konstant gehalten wird.
Die Steuerschaltung 15, die in 2 im einzelnen gezeigt ist, steuert das Öffnen des Schalters 13, wenn die Spannung an den Enden der Ankerwicklung 5 von der vorbestimmten Spannung abweicht. Genauer gesagt steuert sie die Öffnung des Schalters 13, wenn die Spannung an den Enden der Hilfswicklung 8 größer als die Differenz zwischen einer Bezugsspannung und dem Mittelwert in einer Halbperiode der Spannung an den Enden der Ankerwicklung 5 ist.
Die Steuerschaltung, die die Dauer der Öffnungs- und Schließzeit des Schalters in einer Halbperiode bestimmt, umfasst:

– einen ersten Eingang 16, der elektrisch mit einem Bezugsspannungsgenerator 17 verbunden ist,
– einen zweiten Eingang 18, der mit den Enden der Ankerwicklung 5 verbunden ist,
– einen dritten Eingang 19, der elektrisch mit den Enden der Hilfswicklung 8 über Differenzorgane 51a verbunden ist,
– einen Ausgang 20, der mit dem Steuereingang 14 des Steuerschalters 13 verbunden ist.

Der erste Eingang 16 und der zweite Eingang 18 sind elektrisch mit den Eingängen einer Summenschaltung 21 verbunden, die ein Ausgangssignal liefert, das proportional zur Differenz der Eingänge 18 und 16 ist und den ersten Eingang einer Vergleichsschaltung 21 bildet. Der dritte Eingang 19 ist elektrisch mit einem weiteren Eingang der Vergleichsschaltung 22 verbunden, die die Spannungen an ihren eigenen Eingängen vergleicht und ein logisches Signal am Ausgang 20 erzeugt, das zum Ausgang der Steuerschaltung 15 zurückgeführt wird und das Öffnen bzw. Schließen des Schalters 13 steuert.
Die Vergleichsschaltung 22 bewirkt ein Schließen des Schalters 13, wenn die Spannung an den Enden der Hilfswicklung 8 kleiner als die Spannung am Ausgang der Summenschaltung 21 ist.
Bezüglich des gesteuerten Schalters 13 ist festzuhalten, dass dieser sich wie ein zweiseitig gerichteter Leistungsschalter verhält, der über die Steuerklemme 14 gesteuert wird.
Wie sich im einzelnen aus dem Beispiel der 3 ergibt, hat der Zweirichtungsschalter eine Reihe von Gleichrichterioden 23, die miteinander an einen Leistungstransistor 24 angeschlossen sind, der vorzugsweise aus einem IGBT, einem MOSFET oder einem biopolaren Transistor besteht.
Die Dioden 23 bilden eine Graetz-Brücke, deren Eingangsklemmen 25, 26 elektrisch mit den Enden der Hilfswicklung 8 verbunden sind, während die positive Ausgangsklemme 27 und die negative Ausgangsklemme 28 an den Kollektor bzw. an den Emitter des Leistungstransistors 24 angeschlossen sind. Der Steuereingang 14 besteht aus der Basis des Leistungstransistors 24, die in bekannter Weise den Stromdurchgang zwischen Kollektor und Emitter öffnet bzw. sperrt.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass es die erläuterte Konfiguration gestattet, einen einzigen Leistungstransistor zu verwenden, der bekanntlich einen in einer Richtung wirkenden, gesteuerten Schalter bildet, um einen in zwei Richtungen gesteuerten Schalter zu realisieren.
Es muss ferner darauf hingewiesen werden, dass ein Öffnen des Schalters 13 die Rückwirkung der Hilfswicklung 8 zur Folge hat, die eine Reaktionsspannung erzeugt, welche bekanntlich proportional zur Veränderung des Stromes ic ist, der in dieser Wicklung fließt und eine Beschädigung des Transistors 24 hervorrufen könnte, wenn dieser nicht in geeigneter Weise dimensioniert ist.
Um diese Einschränkung zu vermeiden, sieht die Erfindung einen doppelten Pol Z₂ vor, der in 1 gezeigt und parallel zu dem Schalter 13 geschaltet ist und der auch bei geöffnetem Schalter einen Mindestwert für den Strom I_C aufrecht erhält, der in der Hilfswicklung 8 fließt. Genauer gesagt hat der Bipol Z₂ an seinen Anschlussklemmen eine im wesentlichen kapazitive Impedanz und besteht vorzugsweise aus einem Kondensator C₂.
Auf diese Weise hat die Hilfswicklung 8 immer eine kapazitive Last, die an ihren Enden anliegt und in Abhängigkeit von der Öffnungs- bzw. Schließstellung des Schalters 13 variiert.
Die kapazitive Last verändert sich von einem Maximalwert C₁, wenn der Schalter geschlossen ist, zu einem Minimalwert, der gleich (C₁·C2)/(C1 + C2) ist, wenn der Schalter geöffnet ist. Dadurch ist es möglich, alternativ eine maximale Erregung und eine minimale Erregung der Erregerwicklung 11 beim Maximum und beim Minimum der kapazitiven Last zu haben, die an der Hilfswicklung 8 anliegt.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass die von den Wicklungen 8 und 5 abgenommenen Spannungen, die von der Steuerschaltung 15 verwendet werden, alle zuvor durch eine Reihe an sich bekannter Gleichrichter 32a und 32b gleichgerichtet werden; da diese bekannt sind, werden sie hier nicht nochmals beschrieben.
Die Wirkungsweise des Generators mit der Vorrichtung der Erfindung wird nun im einzelnen erläutert, wobei Bezug genommen wird auf die Schaltung der 2 und die in 4 gezeigte Graphik, welche die Wellenform des in der Hilfswicklung 8 fließenden Stromes ic und die gleichgerichteten Spannungen an den Enden der Hilfswicklung V_aux und des Schalters V_int in Abhängigkeit von der Öffnungs- und Schließstellung des Schalters 13 zeigt.
4 zeigt hierzu den nachstehenden Verlauf:

– in gestrichelter Darstellung den Strom ic, der in der Hilfswicklung 8 fließt,
– strichpunktiert die Spannung V_aux, die an den Enden der Hilfswicklung gleichgerichtet ist,
– mit durchgehender Linie die Spannung V_int, die an den Anschlüssen des gesteuerten Schalters 13 gleichgerichtet ist;
– punktiert den Wert V_L der Spannung am Ausgang der Summenschaltung 21.

Es lässt sich feststellen, dass die Steuerschaltung 15 ein Öffnen des Schalters 13 bewirkt, sobald die Spannung an den Enden der Hilfswicklung V_aux größer ist als die Bezugsspannung V_L. In diesem Augenblick der Öffnung des Schalters 13 wird der Strom ic in der Hilfswicklung 8 zu null, während die Schalterspannung V_int an den Anschlüssen des Schalters 13, die zuerst null war, ansteigt.
Man erkennt, dass ein Öffnen des Schalters 13 eine Folge von Schwingungen erzeugen kann, während das Signal V_int im wesentlichen einen sinusförmigen Verlauf beibehält.
Der Schließbefehl des Schalters 13 wird von der Steuerschaltung 15 abgegeben, sobald die Spannung V_aux an den Enden der Hilfswicklung kleiner als die Bezugsspannung V_L wird.
Das Öffnen und Schließen des Schalters 13 bewirkt eine Modulation des Stromes ic, die in der Hilfswicklung 8 fließt, und folglich auch eine Veränderung der Erregung des Generators 1, die bekanntlich eine Spannungsänderung an den Anschlüssen der Last Z bewirkt.
In 5 ist eine Ausführungsvariante gemäß der Erfindung dargestellt, die sich von der zuvor erläuterten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der Schalter 13 nur dann in die Schließstellung kommt, wenn die Spannung V_int an seinen Anschlüssen nahe null ist. Diese Maßnahme erlaubt es in vorteilhafter Weise, als Schalter einen Leistungstransistor 24 zu verwenden, der die Kennlinien eines maximal zulässigen Stromes hat, der kleiner ist als bei der zuvor erläuterten Lösung, wodurch die Leistungsaufnahme und damit die Gesamtkosten der Regeleinrichtung verringert werden.
Wenn nämlich der Schalter 13 schließt, sobald an seinen Anschlüssen eine erhöhte Spannung V_int anliegt, erwärmt sich der Transistor 24 und kann, sofern er nicht entsprechend dimensioniert ist, irreparablen Schaden erleiden.
Zu diesem Zweck hat der Generator 1 gemäß der Erfindung eine Vorrichtung 35, die den Schalter 13 in den geschlossenen Zustand versetzt und einen Ausgang 36 hat, der elektrisch mit dem Steuereingang 14 zum Öffnen und Schließen des Schalters verbunden ist. Diese Freigabevorrichtung 35 besteht aus einem logischen UND-Gatter 37, das den Ausgang 20 der Steuerschaltung 15 mit dem Signal verbindet, das von einem Detektor 38 zum Erfassen des Nulldurchgangs der Spannung V_int durch den Schalter erfasst. Diese Spannung V_int ist die Spannung am Ausgang des Differenzorgans 51b, an dessen Eingang die Spannungen an den Anschlüssen des Schalters 13 anliegen.
Der Nulldurchgangs-Detektor 38 für die Spannung V_int an den Anschlüssen des Schalters 13 besteht aus einem Komparator 39, an dessen Eingang 40 die gleichgerichtete Spannung V_int an den Anschlüssen des Schalters 13 anliegt, während am anderen Eingang eine Bezugsspannung anliegt, die im wesentlichen null ist.
Eine weitere Ausführungsvariante ist in 6 gezeigt, die ebenfalls der Erfindung entspricht und sich von der zuvor erläuterten dadurch unterscheidet, dass der Schalter 13 wenigstens einmal in jeder Halbwelle der Spannung an den Anschlüssen der Hilfswicklung 8 geschlossen wird, auch wenn die Steuerschaltung 15 kein Schließsignal für den Schalter 13 abgibt. Zu diesem Zweck hat der Generator der Erfindung eine Übersteuerungsschaltung 40 zum Schließen des Schalters 13 mit einem Ausgang, der elektrisch mit dem Steuereingang des Schalters 13 verbunden ist. Die Übersteuerungsschaltung 40 besteht aus einem ODER-Gatter 41, das das Ausgangssignal 36 der Freigabevorrichtung 35 mit dem Signal verknüpft, das von einem Detektor 47 für den Nulldurchgang der Spannung V_aux an den Enden der Hilfswicklung 8 kommt.
Der Detektor 47 für den Nulldurchgang der Spannung V_aux an den Enden der Hilfswicklung 8 besteht auch hier aus einem Komparator 48, an dessen einem Eingang 49 die gleichgerichtete Spannung V_aux an den Anschlüssen der Hilfswicklung 8 und an dessen anderem Eingang 50 eine Bezugsspannung anliegt, die im wesentlichen bei null liegt.
Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich klar, dass der Generator gemäß der Erfindung die gesteckten Ziele erreicht.
Bei einer schematisch in 8 gezeigten Ausführungsvariante ist der gesteuerte Schalter 13 nicht, wie in den 1 und 7 gezeigt, in Reihe mit der Hilfswicklung 8 und dem Erregerkondensator C₁ geschaltet, sondern parallel zu diesem Kondensator C₁. Der Parallelzweig, der den Schalter 13 enthält, hat einen weiteren Kondensator C₃, der in Reihe mit dem Schalter 13 geschaltet ist. Auch in dieser Schaltung erfolgt ein Öffnen des Schalters durch die Steuerschaltung, wenn die Spannung an den Enden der Hilfswicklung V_aux gleich oder größer als eine Grenzspannung V_L ist, die von der Steuerschaltung vorgegeben ist. Der Schalter wird immer dann geschlossen, wenn die Spannung an seinen. Anschlüssen im wesentlichen null ist. Die Steuerung dieser Variante erfolgt im wesentlichen in derselben Weise wie die Steuerung des in Reihe geschalteten Schalters der 1 und 7.
Bei einer weiteren möglichen Variante der Erfindung, die in 9 schematisch dargestellt ist, ist der Schalter 13 parallel zu dem Erregerkondensator C₁ geschaltet, wobei beide in Reihe zu der Hilfswicklung 8 geschaltet ist. Während der Schalter bei diesen Bedingungen von der Steuereinrichtung immer dann geschlossen wird, wenn die Spannung an seinen Anschlüssen im wesentlichen null ist, erfolgt ein Öffnen des Schalters dann, wenn die Steuerschaltung für den Schalter feststellt, dass der Strom, der durch den Schalter fließt, einen von der Steuerschaltung vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Der Verlauf der Spannung und des Stroms im Schalter der 9 ist in dem Diagramm der 10 dargestellt, das den Verlauf dieser elektrischen Größen während der Öffnungs- und Schließphasen zeigt.
Obwohl die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert ist, können bei der Ausführung Abänderungen vorgenommen werden, die innerhalb des Erfindungsgedankens liegen, der durch die Patentansprüche des vorliegenden Patentes umrissen ist.

Claims

Spannungsregler für einen Wechselstromgenerator (1) mit Kondensatorerregung, umfassend: – eine Statoreinheit (2) mit einem Statorkörper (4), auf den wenigstens eine Ankerwicklung (5) mit wenigstens zwei an eine Last Z angeschlossenen Anschlussklemmen (6a, 6b) gewickelt ist, und wenigstens eine Hilfswicklung (8), die im wesentlichen um 90° elektrisch zu der Ankerwicklung (5) versetzt und elektrisch in Reihe mit wenigstens einem Erregerkondensator (C₁) verbunden ist, – eine Rotoreinheit (3) mit einem Rotorkörper (10), auf den wenigstens eine Erregerwicklung (11) gewickelt ist, die elektrisch mit wenigstens einem Gleichrichter verbunden ist, – wenigstens einen Schalter (13), der elektrisch mit der Hilfswicklung (8) und mit dem wenigstens einen Kondensator (C₁) verbunden ist, – eine den Schalter (13) öffnende oder schließende Steuerschaltung (15) zur Regelung des Stromdurchflusses (ic) in der Hilfswicklung (8) als Funktion der Spannungsänderungen in der Ankerwicklung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung den Schalter öffnet, wenn die Spannung an der Hilfswicklung (V_aux) nicht kleiner als eine durch die Steuerschaltung vorgegebene Grenzspannung (V_L) ist, welche durch die Differenz zwischen einer Bezugsspannung (V_rif) und den Mittelwert in einem Halbzyklus der Spannung an der Ankerwicklung (5) bestimmt ist.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter durch die Steuerschaltung geschlossen wird, wenn die Spannung an seinen Anschlüssen annähernd null ist.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter in Reihe mit der Hilfswicklung geschaltet ist (4 und 7).
Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppelpol (Z₂) parallel zu dem Schalter geschaltet ist und an seinen Anschlüssen eine im wesentlichen kapazitive Impedanz hat.
Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelpol (Z₂) aus wenigstens einem Kondensator (C₂) besteht.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter in Reihe mit wenigstens einer weiteren, im wesentlichen kapazitiven Impedanz verbunden ist, die beide parallel zu dem Kondensator (C₁) geschaltet sind (8).
Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen kapazitive Impedanz aus wenigstens einem Kondensator (C3) besteht (8).
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter direkt parallel zu dem Erregerkondensator geschaltet ist (9).
Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (15) umfasst: – einen ersten Eingang (16), der elektrisch mit einem Bezugsspannungsgenerator (17) verbunden ist, – einen zweiten Eingang (18), der elektrisch mit den Anschlüssen der Ankerwicklung (5) verbunden ist, – einen dritten Eingang, der elektrisch mit den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) verbunden ist, – wenigstens einen Ausgang (20), der elektrisch an den Steuereingang (14) des gesteuerten Schalters (13) angeschlossen ist, wobei der Ausgang (20) die Öffnung des Schalters (13) steuert, wenn die Spannung (V_aux) an den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) größer als die Differenz zwischen der Bezugsspannung (V_rif) und dem Mittelwert einer Halbperiode der Spannung an den Anschlüssen der Ankerwicklung (5) ist.
Regler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (15) eine Summenschaltung (21) aufweist, von der ein Eingang elektrisch mit dem ersten Eingang (16) und ein weiterer Eingang elektrisch mit dem zweiten Eingang (18) verbunden sind, wobei die Summenschaltung (21) ein Ausgangssignal (211) liefert, das proportional zur Differenz zwischen den Eingangssignalen ist und ein Eingangssignal für eine Vergleichsschaltung (22) bildet, von der ein weiterer Eingang elektrisch an den dritten Eingang (19) und an den Ausgang (20) angeschlossen ist, wobei die Vergleichsschaltung (22) ein Schließen des Schalters (13) steuert, wenn die Spannung (V_aux) an den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) kleiner als die Spannung (V_L) ist, die am Ausgang der Summenschaltung (21) abgeliefert wird.
Regler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (20) der Steuerschaltung (15) und dem Steuereingang (15) des gesteuerten Schalters (13) eine Freigabevorrichtung (35) zum Schließen des Schalters (13) geschaltet ist, umfassend: – einen ersten Eingang, der elektrisch mit einem Detektor (38) für den Nulldurchgang der Spannung (V_int) an den Anschlüssen des Schalters (13) verbunden ist, – einen zweiten Eingang, der elektrisch an den Ausgang (20) der Steuerschaltung (15) angeschlossen ist, – einen Ausgang, der elektrisch an den Steuereingang (14) des gesteuerten Schalters (13) angeschlossen ist, wobei die Freigabevorrichtung (35) ein Schließen des gesteuerten Schalters (13) nur dann herbeiführt, wenn die Spannung (V_int) an den Anschlüssen des gesteuerten Schalters (13) im wesentlichen null ist (5).
Regler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulldurchgangs-Detektor (38) der Spannung (V_int) an den Anschlüssen des gesteuerten Schalters (13) aus einem Komparator (39) besteht, von dem an einem Eingang (391) die Spannung durch den Schalter (13) und an dem anderen Eingang eine Bezugsspannung anliegt, die im wesentlichen null ist.
Regler nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgang der Steuerschaltung (15) und den Steuereingang (14) des gesteuerten Schalters (13) eine Übersteuerungsschaltung (40) zum Schließen des Schalters (13) geschaltet ist, umfassend: – einen ersten Eingang, der elektrisch an einen Detektor (47) für den Nulldurchgang der Spannung (V_aux) an den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) angeschlossen ist, – einen zweiten Eingang, der elektrisch mit dem Ausgang der Steuerschaltung (15) zum Schließen des Schalters (13) verbunden ist, – einen Ausgang, der elektrisch mit dem Steuereingang (14) des gesteuerten Schalters (13) verbunden ist, wobei die Übersteuerungsschaltung (40) ein Schließen des gesteuerten Schalters (13) freigibt, wenn die Spannung (V_aux) an den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) im wesentlichen null ist (6).
Regler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichent, dass die Übersteuerungsschaltung (40) aus einem logischen ODER-Gatter besteht.
Regler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (47) für den Nulldurchgang der Spannung (V_aux) an den Anschlüssen der Hilfswicklung, (8) aus einem Komparator (48) besteht, an dessen einem Eingang (49) die Spannung an den Enden der Hilfswicklung (8) und an dessen weiterem Eingang eine Bezugsspannung anliegt, die im wesentlichen null ist.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine gesteuerte Schalter (13) einen in zwei Richtungen wirkenden Leistungsschalter aufweist.
Regler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale Leistungsschalter aus einer Diodengleichrichterbrücke (23) besteht, deren Eingangsklemmen (25, 26) über den Kondensator mit den Anschlüssen der Hilfswicklung (8) verbunden sind, während deren Ausgangsklemmen (27, 28) mit dem Kollektor und dem Emitter von wenigstens einem Leistungstransistor (24) verbunden sind, dessen Basis den Steuereingang (14) des gesteuerten Schalters (13) bildet.
Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leistungstransistor (24) mit seinem Kollektor an den Pluspol (27) der Gleichrichterbrücke (23) angeschlossen ist, während der Emitter an den Minuspol (28) der Gleichrichterbrücke (23) angeschlossen ist.
Regler nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichrichterschaltung (32b) zwischen den zweiten Eingang (18) der Steuerschaltung und die Ankerwicklung (5) geschaltet ist.