DE658392C - Anordnung zur Speisung von Verbrauchern, deren Widerstand veraenderlich ist, mit konstantem Strom aus einer Wechselstromquelle - Google Patents

Description

• Anordnung zur Speisung von Verbrauchern, deren Widerstand veränderlich ist, mit konstantem Strom aus einer Wechselstromquelle Beim Laden von Batterien steigt bekanntlich mit der Ladedauer die Gegenspannung der Batterie, so daß der Ladestrom sinkt. Um die Batterie möglichst rasch zu laden, muß man daher von Zeit zu Zeit die im Stromkreis der Batterie liegenden Widerstände verringern, damit die Stromstärke annähernd konstant bleibt. Man hat, um eine solche Widerstandsänderung selbsttätig durchzuführen, im Wechselstromkreis eine Drosselspule eingeschaltet, deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wurde. Bei der bekannten Anordnung hat man die Vormagnetisierungswicklung an die Batteriespannung angeschlossen, so daß der Vormagnetisierungsstrom der Batteriespannung proportional ist. Man hat auch in den Vormagnetisierungsstromkreis einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten eingeschaltet, um die auf die Vormagnetisierungswicklung wirkende Spannungserhöhung auf die Batterie ins Große zu übersetzen. .
• Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung, um selbsttätig den Strom konstant zu halten. Gemäß der Erfindung wird die Gleichstromwicklung der im Stromkreis liegenden Drosselspule von einer Spannung gespeist, die gleich ist der Summe aus der gleichgerichteten Netzspannung und eines Bruchteiles der gleichgerichteten . Verbraucherspannung oder der gleichgerichteten Summe aus der Verbraucherspannung und einem Teile der Spannung an der Drosselspule. Dadurch kann man die Größe der Vormagnetisierung leicht einstellen. Ferner nimmt auch der Vormagnetisierungsstrom weniger als proportional mit der Verbraucherspannung zu, wodurch man eine sehr gute Konstanthaltung des Verbraucherstromes erreichen kann.
• In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. i ist die Batterie, welche über die Gleichrichteranordnung 2, die aus vier Gleichrichtern in Graetzscher Schaltung, beispielsweise aus Trockengleichrichtern, wie Kupfer-Kupferoxydgleichrichtern besteht, gespeist wird. Im Wechselstromkreis liegen die parallelgeschalteten Wechselstromwicklungen 6 und 7 zweier Drosselspulen q. und 5. Diese besitzen je eine Gleichstromwicklung 8 und g, welche derart erregt werden, daß der Strom jl annähernd oder genau konstant bleibt. Wie man die Größe der Gleichstromvormagnetisierung wählen muß, zeigt Fig. 2.
• In dieser Figur ist der Wechselstrom 1l m Abhängigkeit von der Spannung U an den parallelgeschalteten Drosselspulen q. und 5 für verschiedene konstante Vormagnetisierungswerte J2 aufgetragen, wobei die obere Kurve der höheren Vormagnetisierung entspricht. Wie aus der Figur ersichtlich, wird der Strom J1 der Drosselspule bei fallender Spannung U, d. h. bä,,@ steigender Batteriespannung U2, kleiner. In-" folgedessen wird bei steigender Verbraucher-; spannung der Vormagnetisierungsstrom weniger als proportional vergrößert, um einen konstanten Verbraucherstrom J, zu erhalten. Zu diesem Zweck werden, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, die Gleichstromwicklungen 8 und g von einer Spannung erregt, die weniger als proportional mit der Verbraucherspannung U, zunimmt. Hierzu ist die Wechselstromwicklung 7 der Drosselspule 5 teilweise durch einen Widerstand 12 überbrückt. Die zwischen einem Gleitkontakt auf diesem Widerstand und derjenigen Klemme des Verbrauchers, an welcher die Drosselspulen nicht angeschlossen sind, liegende Spannung wird den Gleichstromwicklungen 8 und g über eine Gleichrichteranordnung io zugeführt. Der Gleichstrom 1, wird dann bei steigender Spannung U2 größer. Die Induktivitäten der Drosselspulen nehmen daher ab, so daß der Strom Ja fast genau konstant gehalten wird. Um den richtigen Arbeitspunkt leicht einstellen zu können, ist es zweckmäßig, den Anschlußpunkt der Gleichrichteranordnung io an dem Widerstand i2 veränderlich zu machen. Mittels des regelbaren Widerstandes ix läßt sich die Größe des Vormagnetisierungsstromes J2 und damit auch des Verbraucherstromes J, einstellen.
• Es können auch andere Schaltungen angewendet werden, um bei steigender Verbraucherspannung U2 die Vormagnetisierung weniger als linear mit der Verbraucherspannung ansteigen zu lassen. Hierzu könnte man beispielsweise zur gleichgerichteten Spannung des Netzes 3 einen Teil der gleichgerichteten Verbraucherspannung hinzufügen und die so erhaltene Spannung zur Vormagnetisierung verwenden. .
• Im Ausführungsbeispiel der Fig. i sind zwei Drosselspulen mit getrennten Kernen vorgesehen. Die Drosselspulen werden dann so geschaltet, daß im Gleichstromkreis keine Wechsel-EMK von Netzfrequenz auftreten kann. Statt die Wechselstromwicklungen der Drosselspulen parallel zu schalten, kann man sie auch in Reihe schalten. Statt zweier getrennten Drosselspulen kann man auch eine dreischenklige Drosselspule verwenden, die z. B. auf ihren äußeren Schenkeln die in Reihe geschalteten Wechselstromwicklungen trägt, während auf dem Mittelschenkel die Gleichstromwicklung aufgebracht ist.
• Die Regelung der Vormagnetisierung der Drosselspule kann auch noch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise kann man außer einer im wesentlichen konstant erregten Gleichstromwicklung eine weitere Gleichstromwicklung verwenden, die von der Differenz zweier Ströme (Spannungen) erregt wird, die beim Sollwert des Stromes J, gleich groß sind, sich aber in ver-4$chiedener Weise mit dem Istwert des Stro-Jües j1 ändern. Beispielsweise kann der eine trom (die eine Spannung) durch Gleichrichtung des Stromes J1 (oder einer diesem proportionalen Spannung) erhalten werden, während der andere Strom (die andere Spannung) konstant ist. Der konstante Strom bzw. die konstante Spannung kann einer Batterie entnommen werden, oder man kann auch mit Hilfe von bekannten Konstanthalteschaltungen (eisengesättigten Drosselspulen, Glimmlampen, Eisenwasserstoffwiderständen) aus der Netz- oder Verbraucherspannung den konstanten Strom bzw. die konstante Spannung erhalten. Der vom Istwert des Stromes J1 abhängige Strom oder die von ihm abhängige Spannung können auch beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man vom Strom J1 einen Stromresonanzkreis oder von einer dem Strom J1 proportionalen Spannung einen Spannungsresonanzkreis aus Kondensator und Drossel mit Eisenkern speist und die Spannung des Stromresonanzkreises oder den Strom des Spannungsresonanzkreises bzw. die Spannung an der Drossel oder dem Kondensator dieses Spannungsresonanzkreises gleichrichtet. Durch geeignete Bemessung der Resonanzkreise kann man erreichen, daß die gleichzurichtende Spannung bzw. der gleichzurichtende Strom stärker als linear mit dem Strom 1, zu- bzw. abnimmt. Zweckmäßig wird man den Resonanzkreis so bemessen, daß man an der Kippgrenze des Resonanzkreises beim Sollwert des Stromes J1 arbeitet, so daß bei geringen Abweichungen des Stromes 11 vom Istwert bereits sehr große Änderungen der gleichgerichteten Spannung bzw. des gleichgerichteten Stromes erfolgen. Bei diesen Differenzschaltungen erhalten, wie bereits erwähnt, die Drosselspulen noch eine Wicklung, die von einem im wesentlichen konstanten Gleichstrom erregt wird. Die Schaltung wird dabei so getroffen, daß bei steigendem Strom J1 die Wirkung dieser letztgenannten Gleichstromwicklung verkleinert, bei fallendem Strom J, vergrößert wird.
• Durch die beschriebenen Anordnungen gelingt es, den Ladestrom der Batterie konstant zu halten, so daß in kurzer Zeit die Batterie aufgeladen wird. Nach dem Aufladen der Batterie wird dann in an sich bekannter Weise der Gleichrichter bzw. der Wechselstromkreis abgeschaltet. Die zuletztgenannte Schaltung besitzt außerdem noch den Vorteil, daß der Strom auch bei Änderung der Netzspannung konstant bleibt.
• Die Anwendung der Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf die Ladung von Batterien beschränkt, sondern kann überall da verwendet werden, wo Verbraucher mit konstantem Strom gespeist werden sollen, beispielsweise für elektrolytische Apparate, für Schmelzöfen (Lichtbogenöfen oder Induktionsöfen), für Schweißmaschinen u. ä., wobei der Widerstand der Apparate stark veränderlich ist. Die Anordnung nach der Erfindung ist auch geeignet zum Anlassen von Motoren, insbesondere auch zur Speisung von Reihenschlußmotoren, beispielsweise von Reihenschlußbahnmotoren. Man erreicht dadurch, daß man ohne besondere Schützensteuerungen für das Anlassen des Motors auskommt. Man braucht dann beispielsweise nur einen Fahrschalter mit drei Stellungen. In der ersten ist der Motor, der zwischen beiden Leitungen liegt, durch den Fahrschalter kurzgeschlossen. In der zweiten ist der Motor durch einen Widerstand überbrückt. In der dritten ist der Schalter geöffnet, so daß der Motor den vollen Strom erhält. Zweckmäßig wird man bei Bahnen jeden einzelnen Leitungsabschnitt über einen besonderen Gleichrichter, dem eine Drosselspule nach der Erfindung vorgeschaltet ist, speisen.
• Die streckenweise Bahnspeisung ist auch beispielsweise geeignet für führerlose Transportfahrzeuge, bei denen alle Steuervorgänge außerhalb des Zuges bzw. durch ortsfeste Streckenschaltmittel selbsttätig vollzogen werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Speisung von Verbrauchern, deren Widerstand veränderlich ist, beispielsweise von Motoren, insbesondere von Bahnmotoren, oder von elektrolytischen Apparaten, Lichtbogenöfen, Induktionsöfen, Schweißmaschinen, zu ladenden Batterien und ähnlichen, mit konstantem Strom aus einer Wechselstromquelle, wobei in Reihe mit dem Verbraucher eine Drosselspule liegt, deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwicklung der Drosselspule von einer Spannung gespeist wird, die gleich ist der Summe aus der gleichgerichteten Netzspannung und eines Bruchteiles der gleichgerichteten Verbraucherspannung.
2. 2. Anordnung zur Speisung von Verbrauchern, deren Widerstand veränderlich ist, beispielsweise von Motoren, insbesondere von Bahnmotoren, oder von elektrolytischen Apparaten, Lichtbogenöfen, Induktionsöfen, Schweißmaschinen, zu ladenden Batterien und ähnlichen, mit konstantem Strom aus einer Wechselstromquelle, wobei in Reihe mit dem Verbraucher eine Drosselspule liegt, deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wechselstromwicklung der Drosselspule durch einen Widerstand überbrückt ist, und daß die zwischen einem Punkt dieses Widerstandes und derjenigen Klemme des Verbrauchers, an welche die Drosselspule nicht angeschlossen ist, liegende Spannung gleichgerichtet und der Gleichstromwicklung der Drosselspule zugeführt wird.
3. 3. Anordnung zur Speisung von Verbrauchern, deren Widerstand veränderlich ist, beispielsweise von Motoren, insbesondere von Bahnmotoren, oder von elektrolytischen Apparaten, Lichtbogenöfen, Induktionsöfen, Schweißmaschinen, zu ladenden Batterien und ähnlichen, mit konstantem Strom aus einer Wechselstromquelle, wobei in Reihe mit dem Verbraucher eine Drosselspule liegt, deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule zwei Gleichstromwicklungen besitzt, von denen die erste im wesentlichen konstant erregt ist, während die zweite von der Differenz zweier Ströme (Spannungen), die beim Sollwert des Verbraucherstromes gleich groß sind und sich in verschiedener Weise mit dem Istwert des Verbraucherstromes ändern, gespeist wird. q..
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden auf die zweite Gleichstromwicklung einwirkenden Strömen (Spannungen) der eine Strom (die eine Spannung) proportional dem Verbraucherstrom und der andere Strom (die andere Spannung) konstant ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3; dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden auf die zweite Gleichstromwicklung einwirkenden Spannungen eine Spannung durch Gleichrichtung der Spannung eines Stromresonanzkreises mit eisenhaltiger Drosselspule, der vom Verbraucherstrom gespeist wird, gewonnen wird, während die andere Spannung konstant ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden auf die zweite Gleichstromwicklung einwirkenden Strömen der eine Strom durch Gleichrichtung des Stromes eines Spannungsresonanzkreises mit eisenhaltiger Drosselspule gewonnen wird, der von einer dem Verbraucherstrom proportionalen Spannung gespeist wird, während der andere Strom konstant ist.