DE760998C

DE760998C - Spannungsregelvorrichtung mit in einem Teilbereich unterdrueckter Regelwirkung fuer Gleichstromkreise

Info

Publication number: DE760998C
Application number: DES141704D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Goetz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1940-07-18
Filing date: 1940-07-18
Publication date: 1954-06-08

Description

Spannungsregelvorrichtung mit in einem Teilbereich unterdrückter Regelwirkung für Gleichstromkreise Die Erfindung bezieht sich auf die Spannungsregelung in Gleichstromkreisen, deren Spannung über einen Gleichrichter aus. einer regelbaren Wechselspannungsquelle entnommen wird. Sie hat die Aufgabe, allein durch Änderung der Größe und/oder Phasenlage der Wechselspannung die Gleichspannung vorzugsweise stufenlos so zu regeln, daß die Regelwirkung für einen Teilbereich unterdrückt wird. Diese Aufgabenstellung ergibt sich beispielsweise, wenn es darauf ankommt, zwei Relais, die Vormagnetisierungswicklungen zweier Schaltdrosseln für Fernsteueranlagen od. dgl. wahlweise und unter Umständen sogar stufenlos zu erregen.
Nach der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe der gleichzurichtenden Wechselspannung in Reihe mit dem nur in einer Richtung durchlässigen Gleichrichter eine konstante Hilfsgleichspannung überlagert, die wenigstens annähernd die Größe des Scheitelwertes der Wechselspannung, von der ab die Regelung einsetzen soll, und solche Richtung hat, daß sie einen Ruhegleichstrom durch den Gleichrichter erzeugt. Handelt es sich um die Betätigung zweier Regeleinrichtungen, wie beispielsweise in den oben angegebenen Fällen, so sind diesen gegensinnig geregelte Steuerspannungsamplituden zuzuführen, so daß der Arbeitsbereich der einen im Totbereich der anderen liegt. Die Steuerwechselspannungen mit gegensinnig geregelter Amplitude werden dabei am besten zwei benachbarten Außenzweigen einer Wechselstrombrücke entnommen, deren einem Diagonalzweig eine konstante Wechselspannung und deren anderem Diagonalzweig eine nach Größe und/oder Phasenlage veränderliche Wechselspannung zugeführt wird. Die Wechselstrombrücke selbst kann aus beliebigen Wechselstromwiderständen, also Drosselspulen, ohmschen Widerständen, Kondensatoren u. dgl. aufgebaut sein.
Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn man die Wechselstrombrücke aus Transformatoren, gegebenenfalls Spartransformatoren, aufbaut, weil dann gleichzeitig die Möglichkeit gegeben ist, mit einfachsten Mitteln die Schaltung den jeweils erforderlichen Betriebsbedingungen anzupassen.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
In Fig. i ist mit i ein Wechselstromnetz bezeichnet, das über die Wechselstrombrücke 2 und die Gleichrichter 3, 4 die Gleichstromverbraucher 5, 6 mit veränderlicher Gleichspannung, insbesondere stufenlos regelbarer Gleichspannung speist. Die Wechselstrombrücke 2 besteht im einzelnen aus einem Transformator 2o und zwei gleichen Transformatoren 22, 23. Die Primärwicklung 200 des Transformators 20 liegt am Netz i. Die Sekundärwicklung ist in der Mitte angezapft. Die Wicklungshälfte toi ist mit der Primärwicklung 22o des Transformators 22, die Wicklungshälfte 2o2 mit der Primärwicklung 23o des Transformators 23 verbunden. Die Sekundärwiclzlungen22i,23i derTransformatoren 22, 23 speisen über die Gleichrichter 3, 4 die Gleichstromv erbraucher 5, 6. 7, 8 sind zwei zu den Wicklungen 221, 231 der Transformatoren 22, z3 parallel geschaltete Ladekondensatoren. Die Wicklungen 2o1, 2o2, 220 und 23o der Transformatoren 2o, 22, 23 bilden die Wechselstrombrücke 2. In den Diagonalzweig wird an den Klemmen 25, 24 eine nach Größe und/oder Phasenlage veränderliche Wechselspannung eingeführt, die am besten über einen regelbaren Wechselstromwiderstand und/oder Phasenregler von der konstanten Spannung des Netzes i abgeleitet wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein wechselfelderregter oder drehfelderregter Drehtransformator mit einphasiger Sekundärwicklungbenutztwerdm.
Bei der Anwendung eines drehfelderregten Drehtransformators ändert sich die denKlemmen 25, 24 zugeführte Wechselspannung im wesentlichen nur bezüglich ihrer Phasenlage, aber nicht bezüglich ihrer absoluten Größe. Die an den Sel,:undärwicklungen 22i. 231 entstehenden resultierenden Spannungen ändern sich infolgedessen mit der Änderung der Phasenlage der vom Drehtransformator gelieferten Spannung im entgegengesetzten Sinn.
Wird ein wechselfelderregter Drehtransformator benutzt, dann ändert sich in bekannter Weise die den Klemmen 25, 24 aufgedrückte Spannung bezüglich ihrer Größe kontinuierlich und bezüglich ihrer Phasenlage zur konstanten Wechselspannung um i,3o@, sobald der Effektivtvert durch o hindurchgeht. Als resultierende Spannungen entstehen an den Wicklungen 22i, 231 wiederum zwei sich gegensinnig ändernde Wechselspannungen.
Die Wicklungen 22i, 231 sind außerdem über eine Gleichstromquelle 9 miteinander verbunden, deren Spannung so gewählt ist, daß sie bei Spannungsgleichheit der Wechselspannungen an den Wicklungen 221, 231 dem Scheitelwert dieser Wechselspannungen entspricht. Selbstverständlich können aber auch -zwei in diesem Sinn dimensionierte Gleichstromquellen vorgesehen sein, von denen je eine mit den Gleichrichtern 3, 4. in Reihe zu schalten ist. Die Verbindung zwischen den Wicklungen 221, 231 ist dann aufzulösen.
Die Wirkungsweise der Anordnung soll an Hand des in Fig.2 dargestellten Liniendiagramms für eine der Wicklungen 221 oder 231 erläutert werden. In diesem Diagramm ist mit ea die von der Gleichstromquelle 9 gelieferte konstante Gleichspannung bezeichnet. e1, e., und e3 sind Wechselspannungen verschiedener Größe, die an den Wicklungen 221, 231 je nach Einstellung der an den Klemmen 25, 24 zugeführten Wechselspannung entstehen. Solange die Scheitelwerte der Wechselspannung die Abszissenachse nicht unterschreiten, ändert sich die an den Klemmen 50, 51 und 6o, 61 entnommene Gleichspannung bzw. die Gleichspannung an den Ladekondensatoren 7, 8 nicht. Erst wenn der Scheitelwert der Wechselspannung die Abszissenachse unterschreitet, nimmt der an den Klemmen 50, 51 bzw. 6o, 61 entnommene Gleichstrom zu, weil sich nun die dem Gleichstrom überlagerten positiven und negativen Anteile des Wechselstroms infolge des eingeschalteten Gleichrichters nicht mehr in vollem Umfang aufheben. Die Zunahme entspricht dem in Fig. 2 schraffiert gezeichneten Teil der Wechselspannungskurv e e.. Da sich die Wechselspannungen an denWicklungen 221, 231 im entgegengesetzten Sinn ändern, so nimmt die den Empfängern 5, 6 zugeführte Gleichspannung stets nur in einem Kreis zu, während sie in dem anderen Kreis unverändert bleibt. Bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen können selbstverständlich die beiden gleichen Transformatoren 22, 23 durch einen Transformator mit einer in der Mitte angezapften Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen ersetzt werden. Ferner können die beiden Regelkreise für die Gleichstromverbraucher 5, 6 mit einer gemeinsamen Mittelverbindung ausgeführt werden, in die dann die Gleichstromquelle 9 einzuschalten ist. Der die Verbraucher 5, 6 durchfließende Gleichstrom besteht, wie erwähnt, für jeden Kreis aus zwei Komponenten, und zwar einem Ruhestromänteil, der von der Gleichstromquelle g herrührt, und einem geregelten Anteil, der über den Gleichrichter aus der Wechselstrombrücke entnommen wird. Ist aus irgendeinem Grunde eine Auswirkung des Ruhestromanteils unerwünscht, dann kann man die Wirkung dieses Ruhestromanteils auf den Verbraucher in einfacher Weise durch eine der an sich bekannten Kompensationsschaltungen aufheben. Sind die Gleichstromverbraucher 5, 6 Magnetisierungswicklungen, so kann man z. B. die Auswirkung des Ruhestromanteils durch die Einführung einer Gegenmagnetisierung kompensieren.
Erwähnt sei schließlich, daß auch sämtliche für die Schaltung erforderlichen Gleichspannungen aus dem Wechselstromnetz über Gleichrichteranordnungen entnommen werden können.
Die Erfindung bietet namentlich bei der Anwendung von Drehtransformatoren für die Änderung der Wechselspannung den Vorteil, daß sie mit einem verhältnismäßig einfachen, kontaktlosen und daher betriebssicheren Regler eine wahlweise und dazu noch stufenlose Regelung des Stroms in zwei Gleichstromkreisen ermöglicht. Darüber hinaus ist für den Antrieb des Reglers meist nur eine kleine Antriebskraft notwendig. Dies ist von besonderer Bedeutung für Fernsteueranlagen u. dgl. mit einem verhältnismäßig nur schwach belastbaren Geber.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungsregelvorrichtung mit in einem Teilbereich unterdrückter Regelwirkung für Gleichstromkreise, die beispielsweise zur Magnetisierung bzw. Vormagnetisierung von Schaltdrosseln für Fernsteueranlagen, Relais od. dgl. dienen und deren Spannung über einen Gleichrichter aus einer regelbaren Wechselspannungsquelle entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichzurichtenden Wechselspannung in Reihe mit dem nur in einer Richtung durchlässigenGleichrichter eine konstante Hilfsgleichspannung überlagert wird, die wenigstens annähernd die Größe des Scheitelwertes der Wechselspannung, von der ab die Regelung einsetzen soll, und solche Richtung hat, daß sie einen Ruhegleichstrom durch den Gleichrichter erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei Regeleinrichtungen mit gegensinnig geregelter Steuerspannungsamplitude, bei denen der Arbeitsbereich der einen im Totbereich der anderen liegt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwechselspannungen mit gegensinnig geregelter Amplitude zwei benachbarten Außenzweigen einer Wechselstrombrücke entnommen werden, deren einem Diagonalzweig eine konstante Wechselspannung und deren anderem Diagonalzweig eine nach Größe und/oder Phasenlage veränderliche Wechselspannung zugeführt wird. q..
Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einen Diagonalzweig eingeführte veränderliche Wechselspannung bezüglich ihrer Phasenlage zur konstanten Wechselspannung sprungweise zwischen o und i 8d°', bezüglich ihrer Größe vorzugsweise kontinuierlich einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Außenzweige der Wechselstrombrücke (2) von Transformatoren (2o, 22, 23) gebildet werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarteAußenzweige derWechselstrombrücke (2) aus der in der Mitte angezapften Sekundärwicklung (toi, 2o2) eines mit seiner Primärwicklung (2oo) an die konstante Wechselspannung (i) angeschlossenenTransformators (20), die beiden anderen Außenzweige aus den Primärwicklungen (22o, 23o) zweier gleicher sekundärseitig die Steuerwechselspannungen veränderlicher Amplitude abgebenden Transformatoren (22, 23) bestehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarteAußenzweige derWechsclstrombrücke durch die in der Mitte angezapfte Sekundärwicklung eines mit seiner Primärwicklung an die konstante Wechselspannung angeschlossenenTransformators, die beiden anderen benachbarten Außenzweige durch die in der Mitte angezapfte Primärwicklung eines zweiten Transformators gebildet werden, dessen Sekundärwickfungen die Wechselsteuerspannungen veränderlicher Amplitude an die beiden Regelkreise liefert. a.
Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkreise für den veränderlichen Gleichstrom eine gemeinsame Gleichstromquelle (9) konstanter Spannung haben. g.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regelkreise für den Gleichstrom eine gemeinsame Mittelverbindung haben, in welche die Gleichstromquelle konstanter Spannung eingeschaltet ist. io.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerwechselspannungen veränderlicher Amplitude abgebenden Sekundärwicklungen (22i, 231) der primärseitig in die Wechselstrombrücke (2) eingeschalteten Transformatoren (22, 23) über eine Gleichstromquelle (9) konstanter Spannung miteinander verbunden sind. i i.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einen Diagonalzweig der Wechselstrombrücke eingeführte veränderliche Wechselspannung über einen regelbaren Wechselstromwiderstand und/oder Phasenregler vorzugsweise von der den anderen Diagonalzweig der Brücke speisenden konstanten Wechselspannung abgeleitet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der veränderlichen Wechselspannung von einer konstanten Wechselspannung ein Wechselfeld- oder drehfelderregter Drehtransformator mit einphasiger Sekundärwicklung dient.
13. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Magnetisierungsschaltungen die Wirkung des Ruhestroms durch eine Gegenmagnetisierung kompensiert wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift N r. 6o6 670; USA.-Patentschrift INTr. 1 168 270.