DE603962C

DE603962C - Device for largely reducing the influence of temperature on the size of the direct current supplied to a consumer by a dry plate rectifier arrangement

Info

Publication number: DE603962C
Application number: DE1930603962D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing C Hans Walter
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1930-05-31
Filing date: 1930-05-31
Publication date: 1934-10-11

Description

Einrichtung zur weitgehenden Verminderung des Temperatureinflusses auf die Größe des von einer Trockenplattengleichrichteranordnung an einen Verbraucher abgegebenen Gleichstromes In Meßkreisen mit Trockenplattengleichrichtern,insbesondere Kupfer-Kupferoxydul-Gleichrichtern, macht sich häufig die Temperaturabhängigkeit in der Wirkungsweise der Gleichrichter unangenehm bemerkbar. Diese Temperaturabhängigkeit ist besonders dann störend, wenn die Gleichrichter in Verbindung mit geeichten Meßinstrumenten oder Einrichtungen mit bestimmten Ansprechschwellwerten u. dgl. verwendet werden.Device for extensive reduction of the influence of temperature on the size of a dry plate rectifier assembly to a consumer delivered direct current In measuring circuits with dry plate rectifiers, in particular Copper-copper oxide rectifiers, the temperature dependence often makes itself unpleasantly noticeable in the operation of the rectifier. This temperature dependence is particularly annoying when the rectifier is used in conjunction with calibrated measuring instruments or devices with specific response threshold values and the like can be used.

Nach der Erfindung wird in Trockenplattengleichrichteranordnungen die schädliche Temperaturabhängigkeit in weitem Umfange dadurch unterdrückt, daß der äußere Widerstand des Gleichrichterkreises so bemessen ist, daß die den Gleichrichter in der Sperr- und in der Durchlässigkeitsrichtung durchfließenden Ströme sich mit der Temperatur um nahezu den gleichen Betrag ändern.According to the invention, in dry plate rectifier arrangements the harmful temperature dependence suppressed to a large extent that the external resistance of the rectifier circuit is such that the rectifier Currents flowing through in the blocking and permeability directions coincide with each other change the temperature by almost the same amount.

Wie in folgendem an einem Ausführungsbeispiel gezeigt wird, kann durch eine solche Bemessung des Belastungswiderstandes der Temperaturkoeffizient in gewissen Temperatur- und Belastungsintervallen zu Null gemacht werden. In dem Ausführungsbeispiel liegt eine Wechselspannungsquelle in Reihe mit dem Gleichrichter und dem Verbraucher und bei nicht ausreichendem Verbraucherwiderstand einem Vorschaltwiderstand. Verbraucher- und Vorschaltwriderstand seien in ihrer Größe unabhängig von der Temperatur angenommen. Im folgenden bedeuten R Widerstand des Verbraucherkreises (Widerstand des Verbrauches und eines Vorschaltwiderstandes), e den Effektivwert der an den Kreis gelegten Wechselspannung, i den Effektivwert des Stromes, J die Gleichstromkomponente des Stromes, Index f bezeichnet die Größen in Flußrichtung, Index s die Größen in Sperrichtung der Gleichrichterzelle, R (t) innerer Widerstand des Gleichrichters (temperaturabhängig), (p Temperaturkoeffizient von Rf ')/()/Grad Celsius. ß Temperaturkoeffizient von R,r1 Der wirksame Gleichstrom ist die Differenz des in Flußrichtung und des in Sperrichtung fließenden Stromes: -T =(Zf-ZS) k (i) (k eine Konstante), Beide Ströme sind temperaturabhängig. Durch Wahl einer bestimmten Größe von R kann jedoch die Differenz der Ströme, d. h. die wirksame Gleichstromkomponente I temperaturunabhängig gemacht werden. Diese Größe von R wird im folgenden berechnet.As will be shown in the following using an exemplary embodiment, by dimensioning the load resistance in this way, the temperature coefficient can be made zero in certain temperature and load intervals. In the exemplary embodiment, an AC voltage source is connected in series with the rectifier and the consumer and, if the consumer resistance is insufficient, a series resistor. The size of the consumer and series resistor is assumed to be independent of the temperature. In the following mean R Resistance of the consumer circuit (resistance of the consumer and a series resistor), e is the rms value of the alternating voltage applied to the circuit, i is the rms value of the current, J is the direct current component of the current, Index f denotes the quantities in the direction of flow, Index s are the quantities in the reverse direction of the rectifier cell, R (t) internal resistance of the rectifier (temperature dependent), (p temperature coefficient of Rf ') / () / degrees Celsius. ß temperature coefficient of R, r1 The effective direct current is the difference between the current flowing in the forward direction and the current flowing in the reverse direction: -T = (Zf-ZS) k (i) (k a constant), Both currents are temperature dependent. By choosing a certain size of R, however, the difference between the currents, ie the effective direct current component I, can be made independent of temperature. This size of R is calculated in the following.

Bei einem Ansatz Rf (t) = Rf (i + p ` t) , (4) R.s (t) - R.s (i +a- t), durch den sich die Temperaturabhängigkeit der Widerstände in einem praktisch hinreichend großen Bereich beschreiben läßt, ergibt sich aus den Gleichungen (i) bis (3) Das Minimum der Temperaturabhängigkeit folgt aus wobei die Reihe bei den Gliedern, die linear von t abhängig sind, abgebrochen ist.With an approach Rf (t) = Rf (i + p `t), (4) Rs (t) - Rs (i + a- t), through which the temperature dependence of the resistances can be described in a practically sufficiently large range, results from equations (i) to (3) The minimum of the temperature dependence follows from where the series is broken off at the terms that are linearly dependent on t.

Setzt man nun in Gleichung (8) für R den Wert aus Gleichung (6) ein, so ergibt sich, daß die von t abhängigen Glieder verschwinden, da sie einander gleich werden und entgegengesetztes Vorzeichen besitzen. Die Glieder höherer Ordnung in bezug auf die Abhängigkeit von t verschwinden zwar nicht, stellen aber auch Fehler höherer Ordnung dar, die vernachlässigt werden können, da sich die Betrachtung in erster Linie auf die nähere Umgebung der Solltemperatur bezieht. In diesem Bereiche ist daher die Stromstärke praktisch von der Temperatur unabhängig.If one now substitutes the value from equation (6) for R in equation (8), it follows that the terms dependent on t vanish because they are equal to each other and have opposite signs. The higher order terms in with regard to the dependence on t do not disappear, but they also make errors higher order, which can be neglected since the consideration is in primarily relates to the immediate vicinity of the target temperature. In this area therefore the current intensity is practically independent of the temperature.

Die Gleichung (8) ist zunächst zwar nur für den Fall abgeleitet worden, daß der Widerstand R temperaturunabhängig ist. Wie sich aber aus Gleichung (5) ergibt, ist die durch den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes R bedingte prozentuale Änderung der Stromstärke j auf jeden Fall kleiner als die entsprechende prozentuale Änderung des Widerstandes R und daher stets zu vernachlässigen, vorausgesetzt, daß der Temperaturkoeffizient des Widerstandes R vernachlässigbar klein ist Multipliziert man diese Gleichung zunächst aus, radiziert dann und ersetzt durch a und /'q9 # Rf durch ß, so erhält man [R+Rf'(i+rP°t)j-a [R+R,# (_ +a#t)] 'ß oder R.(a-ß) =ß#Rs.(i+a.t)-a#Rf-(i-{-q@#t). Da 99 # t << i und or . t << i ist, so können gg - t und _a . t vernachlässigt werden, und man erhält somit oder nach Wiedereinsetzen der Werte von a und ß Für den Sonderfall p = a ergibt sich Um die Richtigkeit der Ableitung zu beweisen, kann man die Gleichung (5) in einer Reihe nach steigenden Potenzen von t entwickeln. Man erhält dann im Verhältnis zu dem Temperaturkoeffizienten des Gleichrichters.The equation (8) has initially only been derived for the case that the resistance R is temperature-independent. However, as can be seen from equation (5), the percentage change in the current j due to the temperature coefficient of the resistance R is in any case smaller than the corresponding percentage change in the resistance R and must therefore always be neglected, provided that the temperature coefficient of the resistance R. is negligibly small.First, multiply this equation, then square it and replace it through a and / 'q9 # Rf through ß, we get [R + Rf' (i + rP ° t) ja [R + R, # (_ + a # t)] 'ß or R. (a-ß ) = ß # Rs. (i + at) -a # Rf- (i - {- q @ # t). Since 99 # t << i and or . t << i, then gg - t and _a. t can be neglected, and one thus obtains or after reinserting the values of a and ß For the special case p = a results To prove the correctness of the derivative, one can develop equation (5) in a series of increasing powers of t. One then obtains in relation to the temperature coefficient of the rectifier.

In den Abb. i bis 3 sind Versuchsergebnisse an einem Kupfer-Kupferoxydul-Gleichrichter dargestellt, der zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen soll. Die Abb. i und 2 zeigen die gemessene Temperaturabhängigkeit des Gleichrichterwiderstandes für Gleichstrom in der Sperrichtung RS und in der Durchlässigkeitsrichtung Rf bei o,8 Volt Gleichspannung. Aus ihnen ist zu ersehen, daß die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes sowohl in der Sperr- wie in der Flußrichtung beträchtlich ist. Aus den Abb. i und 2 läßt sich der Temperaturkoeffizient im Mittel bestimmen zu Auf Grund dieser Temperaturkoeffizienten läßt sich nach Gleichung (6) diejenige Größe von R bestimmen, die den Temperaturkoeffizienten der ganzen Anordnung zu Null macht, d. h. bei dem ein von der Gleichrichteranordnung gelieferter Gleichstrom temperaturunabhängig ist. Wegen der starken Änderungen der Widerstände Rf und RS mit der Temperatur ist diese Temperaturunabhängigkeit nur für ein begrenztes Temperaturintervall zu erreichen. In dem angegebenen Beispiel ist dies reit großer Genauigkeit zu erreichen bei io ° durch Rlo = 430 Ohm 2o' - Rzo = 36o - (9) 30' - Rao = 250 - 40' - R40 = 18o - In Abb.3 sind noch die Versuchsergebnisse wiedergegeben, die zeigen, wie bei dem genannten Gleichrichter der bei einer Wechselspannung von o;8 Volt und einer Frequenz von 8oo Hz gelieferte Gleichstrom für die verschiedenen Belastungswiderstände von der Temperatur abhängt. Aus der angegebenen Kurvenschar ergibt sich, daß für kleinere Vorschaltwiderstände die Kurven entsprechend einem positiven Temperaturkoeffizienten ansteigen, während sie für großes R fallen entsprechend einem negativen Temperaturkoeffizienten. In der Nähe von Zoo Ohm und mehr steigen sie bei niedrigen Temperaturen und fallen bei hohen Temperaturen. Die Maxima entsprechen den etwa bei (9) angegebenen Werten, d. h. der Temperaturkoeffizient des Gleichstromes verschwindet bei diesen Werten.In Figs. I to 3 test results are shown on a copper-copper oxide rectifier, which is intended to serve to further explain the subject matter of the invention. Figs. I and 2 show the measured temperature dependence of the rectifier resistance for direct current in the reverse direction RS and in the transmission direction Rf at 0.8 volts direct voltage. From them it can be seen that the temperature dependence of the resistance is considerable both in the blocking and in the flow direction. The mean temperature coefficient can be determined from Figs On the basis of these temperature coefficients, according to equation (6), that value of R can be determined which makes the temperature coefficient of the entire arrangement zero, ie in which a direct current supplied by the rectifier arrangement is independent of temperature. Because of the strong changes in the resistances Rf and RS with temperature, this temperature independence can only be achieved for a limited temperature interval. In the example given, this can be achieved with great accuracy io ° through Rlo = 430 ohms 2o '- Rzo = 36o - (9) 30 ' - Rao = 250 - 40 '- R40 = 18o - In Fig. 3 the test results are reproduced, which show how with the mentioned rectifier the direct current supplied with an alternating voltage of 0.8 volts and a frequency of 800 Hz for the various load resistances depends on the temperature. From the specified family of curves it follows that for smaller series resistances the curves increase according to a positive temperature coefficient, while for large R they decrease according to a negative temperature coefficient. Near Zoo Ohm and more, they rise at low temperatures and fall at high temperatures. The maxima correspond to the values given in (9), ie the temperature coefficient of the direct current disappears at these values.

Statt die Berechnung des zu wählenden R für eine bestimmte Gleichrichteranordnung auf Grund von Kurven entsprechend Abb. i und 2 und der Gleichungen (6) bzw. (7) vorzunehmen, kann es für praktische Verhältnisse oft schon ausreichend sein, Kurvenscharen entsprechend Abb.3 aufzunehmen und daraus den für die erwünschte schwache Temperaturabhängigkeit in einem größeren Intervall erforderlichen Vorschaltwiderstand abzulesen.Instead of calculating the R to be selected for a specific rectifier arrangement on the basis of curves according to fig. i and 2 and equations (6) and (7) to undertake, it can often be sufficient for practical conditions to have families of curves according to Fig. 3 and from this the one for the desired weak temperature dependence read the required series resistance in a larger interval.

Obwohl das genannte Ausführungsbeispiel sich nur auf den einfachen Fall eines Trockenplattengleichrichters in Einwegschaltung bezieht, können ähnliche Berechnungen auch für solche Tröckenplattengleichrichteranordnungen angestellt werden, wo mehrere solche Gleichrichter verwendet werden, z. B. für Brückenschaltungen.Although the said embodiment is only based on the simple The case of a dry plate rectifier in one-way connection can be similar Calculations can also be made for such dry plate rectifier arrangements, where several such rectifiers are used, e.g. B. for bridge circuits.

Claims

PATENT CLAIM: Device for largely reducing the temperature influence on the size of the direct current supplied to a consumer by a dry plate rectifier arrangement, characterized in that the entire resistance of the consumer circuit according to the equation where R ″ and Rf denote the resistances of the rectifier, a and 9p denote their temperature coefficients in the reverse or permeability direction, and the temperature coefficient of the resistance R is negligibly small compared to that of the rectifier.