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Einrichtung -zur Gewinnung einer Steuer-, Regel-,oder Meßwechsielspannung
Bei einer .bekannten Eirnrirhtung zur Gleichleufregelung zweier Gleichstrommotoren,
bei denen wenigstens eine Motorwicklung aus einer Wechselspannung über gittergesteuerte
Dampf- oder Gas-mtladungsstrzckem gespeist wird und die Gittersteuerung durch mit
den Motoren gekuppelte Hilfsgleichstromgener-ataren beeinfiußt wund, steuern die
beiden Hilfsgeneratoren die In@duktivitäireen zweier Drostselspulen .mit Elsenikern,
die .in eine als ph aasen:drehen@de Vorrichtung für .die Gitterwechselispann@unig
ausgebildete Brückenanordnung eingefügt ind:. Die Brückenanordnung Ist dabei derart
ausgebilideit, diaß :die beiden mit Gleich@stromvormagnetisierung versehenen Dros;selispulen
im einem Zweig-und zwei Drosselisp:uilen unveränderlichen Blindwiderstandes im anderen
Zweig der aus der We,ehs,el@spannungsqtielle gespeisten Brücke jew,eiiils miteinander
in Reiheangeordnet sind. Die Brückenanor:dn@ung ist dabei derart ausgeglichen, -das
zwischen ihren Äquipotenti@alpunk-ten nur hei A,bweidhung vom Gleichlaufzustand
eine Spannung auftritt, die dien
Steuergittern der Entladungsstrecken
zugeführt wird und deren Phasenlage um igo' verschieden ist, je nachdem ob der eine
oder der andere der beiden zu regelnden .Totoren schneller läuft.
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Bei dieser bekannten Gleich.laufregelung soll eine dem einen -Motor
aufged@rücl;te Drehzahländerung auch von dem anderen -Motor ausgeführt werden. Die
Drehzahländerung geschieht z. B. durch Änderung eines im ErregeT-kreis des einen
-Motors liegenden Widerstandes oder durch Änderung der Belastung. Die bekannte Gleichlaufregelung
läßt nur eine Regelung der -Motoren in verhältnismäßig engen Grenzen und unter Beibehaltung
ihrer Drehrichtung zu. Es macht sieh hierbei ferner die Abgleichung der vormagnetisierten
Drosselspulen und der Drosselspulen unveränderlichen Blindwiderstandeis zu einer
abgegl,ichenen Brückenanordnung unangenehm bemerkbar.
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Es ist weiterhin eine -Iodulationseinrichtung bekannt, b°-i der eine
Hochfrequenz mit einer Trägerfrequenz moduliert wird. Hierbei findet ein.- aus zwei
symmetrisch aufgebauten Teilen bestehende Schaltung Ver"-en:dung, von denen jeder
Teil aus zwei Transformatorhälften und einer Graetzschaltung von Gleichrichtern
besteht. Zwischen zwei Gleichrichtern liegt hierbei jeweils die eine dem Ausgangskreis
zugeordnete Transformatorhälfte. Bei den Gleichrichtern selbst wird ihre Gleichrich:t2rwi-rl:ung
ausgenutzt.
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Eine ebenfalls bekannte Gleichrichteranordnung, insbesondere zur -Modulation
oder Demodulatio-n. besteht aus vier Gleichrichterzweigen, die derart angeordnet
sind, daß von jeder Stromquelle ein Paar der Zweige in direkter Richtung und ein
anderes Paar der Zweige in entgegengesetzter Richtung durch flossen «,-erden. -,vob,-i
die Paare für die jeweilige Stromquelle aufs verschiedenen Zweigen zusammengesetzt
werden. Eine solche Anordnung kann Anwendung finden als Relais, als Umschalter oder
als Stromstärke- i regler zur Steuerung eines Wechselstromws durch einen Gleichstromoder
als umlzehrba,rcr Frequenzwandler zur Steuerung eines Wechselstromes durch einen
anderen We-chselstro:m. Die Schaltung ist hierbei so getroffen, daß bei einem Gleichstrom
von der Größe `ull an der Belastung doch eine Spannung auftritt.
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Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur Gewinnung
einer Steuer-, Regel- oder -leßwechselspannu:ng, die einer umkehrbaren Gleichspannung
verhältnisgleich ist aus einer Grund«.-ecllsels.pannung, insbesondere zur Verwendung
als Steuergröße für die -Nachstellung eines schweren Gegenstandes mittels einer
aus zwei symmetrisch 1 aufgebauten Teilen bestehenden Schaltung. wobei diese Teile
eine von vornherein abgeglichene Brückenanordnung darstellen. Bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung ist auch die Forderung erfüllt, daß bei einem guten Wirkungsgrad die
gewonnene Wech:elspanntung eine brauchbare Kurvenform besitzt. Besonders bei kleinen
Gleichspannungen ist hierbei die- gewonnene Wechselspannung ersterer in einem weiten
Gebiete verhältnisgleich und ist 'Null, wenn auch die Gleichspannung X ull ist.
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Die nzue, besonders einfach und betriebssicher aufgebaute Einrichtung
ist dadurch ge:lcetruzeic:hnet, daß jeder Teil dieser Schaltung für jede Durchlaßrichtung
der Grundwechse,lspannung zwei unmittelbar hintereinanderliegende Trockengleichrichter,
insbesondere Iiupferoxydulgleichrichter, und einen Transformator enthält, dessen
mittenangezapfte Primärwicklung zwischen den Trockengleichrichtern seines Teiles
angeschlossen ist und von dem einer Steuer-, Regel- oder -leßgleichsspannungsquelle
entstammenden Strom derart durchflossen ist. daß in dem einen Teil das Transformatormittelpotential
um einen gewissen Spannungswert der Gleichspannungsquelle erhöht, in dem anderen
Teil um denselben Wert erniedrigt wird, wodurch die Arbeitspunkte der hintereinanderliegenden
Trockengleichrichter in entgegengesetzter Richtung verschoben werden.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgedanke beispielsweise dargestellt.
Es zeigt Fig. i eine grundsätzliche Schaltung, Fig. 2 die während einer Halbperiode
der Erregerwechselspannung wirksame Schaltung, Fig.3 die während der anderen Halbperiode
der Erregerwechselspannung wirksame Schaltung, Fig. a eine Stro:mspannungscharakteristik
-zweier Gleichrichter und Fig.5 die Einschaltung eines Siebkreises in eine Schaltung
nach Fig. i.
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An die aus der Wechselstromspannungsque:lle i gespeisten Leitungen
2 und 3 sind die Trockengleichrichter d. bis i i angeschlossen. Die Schaltung ist
dabei so getroffen, daß zwei symmetrische Teile 12 und 13 vorhanden sind, die für
jede Durchlaßric:htung jeweils zwei hintereinanderliegende Trockengleichrichter
enthalten. Zwischen den Punkten 1.4 und 15 des Teiles 12 bzw. 16 und 17 des Teiles
13 ist die Primärwicklung 18 bz«-. ig eines Transformators angeschlossen, dessen
Selzundärwickllunge-n mit 2o bzw. 21 beZeiChnet sind. Die Primärwicklungen i$ bz«-.
ig besitzen eine Mittenanzapfung 22 bzw. 23. Die Gleichspannungsquelle besteht aus
den
beiden Teiilen 24 und 25, wobei die eine Kle mme des Telles
24 mit dem Punkt 22 und de .eine Klemme, des Teiles 25 mit dem Punkt 23 verbunden
ist, währenddie beiden anderen Klemmen miteinander in Verbindung stehen. 26 istein
im Sekundärkreis der beiden Transfor,matofren liegender äußerer Widerstand. Der
zwischen den Teilen 24 und 25 der Gleichspannungsquelle liegende Punkt 27 hat dabei
dasselbe Potential wie der gedachte Mittelpunkt 28 der Wechsel-strbmerre;gerspännungsquelile
i.
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Die Betrachtung .der in Fig. i dargestellten Schaltung zeigt, daß
die Teile 1.2 und 13 symmetrisch sind, jedoch mit dem Unterschied, d@aß das Potential
dieis Tmanisfo,rmatoT-mi@ttelpu@u,1ctes 22 um dien Betrag d-es Spannungswertes des
Teiles 24 erhöht, das Potential des Transformato@rmittelpunktes 23 d!agegen um dem
Betrag des Spannungswertes des Teiles 25 erniedrigt ist gegenüber dem Potential
des Punktes 27. Besitzt die Gleichspannungsquelle dien Wert Eo und ist diese in
die beiden gleich großen Teile 24 .und 25 aufgeteilt, -so beträgt die Erhöhung
bzw: Erniedrigung des Transformiatoirmnttelpunktspotentials jeweils Eo/2. Diese
Annahme isst der weiteren Beschreibung zugrunde gehegt woirden, @doch kann an Stelle
einer Halbierung der Gleichspannungsquelle auch ein anderes Verhältnis derbeiden
Teile 24 und 25 zueinander vorhanden .sein, oder die . Teile 24 und 25 können ein
Ganzes bilden, so. diaß der Punkt 27 nicht besiteht.
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In Fig. 2 ist angenommen, daß die LeitUng 2 positive, die Leitung
3 nega,tive Spannung besitzt. Es sind @demzufolge nur die beiden Glenchrichterpaare
4, 5 und 6, 7 durchlässig, während die Gleichmichterpaare 8, g und io, I I praktisch
@unidurcihlä-s-s-ig und demzufodigeweggelassen.sind. Die undurchlässigen Gleichrichterpaare
können der Einfachheit wegen in der folgenden Betrachtung unberücksichtigt bleiben,
ohne die tatsächlichen Verhältnisse merklich zu beeinflussen. Von den Primärwi.ckllunigen
18 und ig der beiden Transformatoren ist jeweils nur -die eine stromdurchflossene
Hälfte dargestellt.
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Die durchlässigen Gleichrilchter 4, 5, 6, 7 stellen für Eo = o praktisch
:gleich große Widerstände dar. Im Grunde genommen hat man es demnach mit einer abgeglichenen
Brückenanordnung zu tun. Unter der obigen Annahme haben die Punkte 14 und' 16 also
gleiches Potential. Sobald' Eo > o ist, wird dagegen ,das Po ltentilal des Punktes
14 erhöht und das des Punktes 16 eTmiiedirigt. Die Gleichrichter 4, 5, 6, 7 ,stellen
nun nicht mehr einander gleiche Widerstände dar, da, sie spannungsabhängig sind,
und an den Gleichrichtern 4 und 7 llie@gt @dcmzufoil@ge- eine niedrige, an den G1,ei@cbricJhtern
5 und 6 dagegen eine verhältnismäßig hohe Spannung. Dabei ist zu beachten, .da:ß
man Trockengleichrichter grundisätzlich als Widerstände anzusehen hat. Die Größe
des Widerstandes, also ;das Ver'hältni's Spannung zu Strom ist gegeben durch die,
Charakteristik,des Gleichrichters. Es spielt daher keine Rodle, wie sich der Strom
zu!siammensetzt, eis kommt vielmehr nur auf dem augenblicklichen resultierenden
Strom an. An einem Gleichrichter mit hoher Spannung liegt aucheinentsprechendgrößerer
Strom. wie an einem Gleichrichter ;mit niedeige@rer Spannung. Daher ist ,der Strom
in den Gleichrichtern 5 und 6 größer als in den Gleichrichtern q. und 7. Den Unterschied
der Ströme in den Gleichrichterp.aaren 4 und 5 einerseits und 6 und 7 andererseits
hat .die Gl,oicihspannungsquolle 24, 25 zu liefern. Dieser Strom fließt auch durch
die halben Primärwicklungen 18 und ig der T'ransformato,ren und erzeugt in öderen
Sekundärkreis einen Strom i. Die Ströme sind durch Pfeile angedeutet.
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In der Fig.3 ist angenommen, d@aß die Leitung 2 negative, die Leitung
3 positive Spannung besitzt. Es sind demzufolge, nur die Gleichirichterpaare8, g
unid i o, I I durchlässig, während die Gl,eichrichterp,aarei 4, 5 und 6, 7 undurchlässig
und demzufolge weggelassen sind. Im übrigen gelten .die gleichen Voraussetzungen,
wie sie bei der Beschreibung der. Fig. 2 ,gemacht woriden s-in@d.
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Solange E, ,die Größe: Null besitzt, haben die Punkte 15 und
17 gleiches PotentVal. So ibaldd Eo > o ist, wird dagegen -das Potential
des. Punktes 15 erhöht und las dies Punktes 17 erniedrigt. An den
Glaiehrichtern 8 und I I lilegt eine niedrige, an dien Gleichrichtern g und' io
dagegen eine verhältnismäßig hohe Spannung. Entsprechendes gilt .auch für die Ströme,
die wiederum durch Pfeile eingezeichnet sind.
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Unter der Annahme, daß die Transformato,ren und die Glei@chspannungsquelle
wi@derstand@silos sind, bestehen für die Augenblickswerte .dier Spannungen und Ströme
folgende Beziehungen.
Wird dagegen ,der innere Widerstand Ri der Gleiichsp-,annungsquelle mitberücks,ichtigt,
so tritt an-die Stelle von Eo der Wert Eo - i Ri. Der Wert E, - i
Ri ist aber keine reine Gleichspannung mdihr, und ihr Mittelwert U ist 'kleiner
als E..
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In einem Teil der Fig. 4 sind die Spannungen u1 und u2 in Abhängigkeit
von der zeit t dargestellt wobei die augenblicklichen Potentialwerte
der
Punkte 14, 28, 2 und 3 wiedergegeben sind. Dabei wurde das Potential des Punktes
28 als fest angesehen. Entsprechend der Spannung E"" am Teil 2.1. der Spannu.ngsquelle
24, 25 maß sich zwischen den Punkten 28 und 14 eine Potentialdifferenz von E"-.2
ergeben. Das Potential des Punktes 2 ändert sich. nach dem Sinusgesetz gegenüber
dem Potential des Punktes 28 um ebensowiel in der einen Richtung wie das Potential
des Punktes 3 in der anderen Richtung. Aus der Fig. ¢ lassen sich unmittelbar die
Potentialdifferenzen der Punkte :2 und 3 gegenüber dem Punkt 1d. entnehmen. Dabei
wird den weiter oben angegebenen Gleichungen für if. 2s1, Uz und EO Genüge geleistet.
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Um auch die Stromgleichung verwirklichen zu können, muß man aus den
Gleichrichterspannungen vermittels der Charakteristik die Ströme ermitteln. Die
Kennlinien für das eine Gleichrichterpaar :I, 5 sind dabei so aufgetragen, daß ihr
Nullpunkt mit dem Potential des Punktes 14 zusammenfällt. An dem Gleichrichter 5
liegt die Spannung ir.,. Der entsprechende Augenblickswert des Stromes kann der
Isennlinie ohne weiteres entnommen werden, und man ermittelt dabei den Strom
4, der noch gesondert dargestellt ist. An dem Gleichrichter .I liegt entsprechend
die Spannung ui, und der zugehörige Augenblickswert des Stromes kann ebenfalls wieder
der Kennlinien entnommen werden. Der Strom il ist ebenfalls gesonde@rt dargestellt.
Die Differenz der beiden Ströme i., und il
ergibt in Übereinstimmung mit der
Gleichung den Wert i, der dann im Transformator 18, 20 die gewünschte Wechselspannung
erzeugt. Ist die Spannung E, = o, so wird stets ü und damit der resultierende Strom
i = o. Die Steilheit der Kennlinien der Gleichrichter d und 5 ist im oberen Bereich
fast konstant. Wie aus Fig. ,4 hervorgeiht, muß -der Wert is/2 bzw. ie
(= U -) so groß gewählt werden, d'aß auf diesem konstanten Teil der Kennlinien
gearbeitet wird. Mit größer werdendem E, nähert man sich bei konstanter Wechselstromerregung
U dem Fall, wo: das steile, annähernd konstante Stück -der Keimlinie verlassen wird
und die Ausg:angsspannung des Wechselrichters sinkt. Daraus geht.hervor, daß der
Wert für Eo kleiner sein muß als der Wert ist,ttt.@. Wird der Wert des äußeren Widerstandes
26 mit Ra bezeichnet, so sinlct theoretisch das Verhältnis IRJEo auf die Hälfte,
wenn E, > j 2 - U-geworden ist. Praktisch tritt dies wegen des inneren Widerstandes
Ri der G1 ichspannungsquel.le schon etwas früher ein.
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Wie eingangs bereits erwähnt wurde, soll die Kurvenform der gewonnenen
Wechselspannung brauchbar sein. Eine Verbesserung der Kurvenform läßt sich noch
durch Einfügen eines Siebkreises 29 in den Selzundär-I;reis der Transformatohren
erreichen, wie dies aus der Fig. 5 ersichtlich ist.
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Es ist nicht erforderlich, daß die Gleichspaunungsquelle aus zwei
Batterien besteht, wie dies aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich
ist; sie kann vielmehr beispielsweise auch aus zwei Tachometermaschinen büsteh en.
Letztere können z. B. bei der synchronen 1 achsteuerung eines schweren Gegenstandes
Verwendung finden. Die eine Tachometermaschine gibt hierbei eine Spannung ab' welche
der Geschwindigkeit einer vorgegebenen Bewegung proportional ist, die zweite Tachometermaschine
einer der Geschwindigkeit der nachgebildeten Bewegung proporto.na;le Spannung. Die
hieraus mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung erhaltene Wechselspannung kann
dann z. B. zur Gittersteuerung von Dampf- oder Gasentladun:gsstrecken Verwendung
finden, die ihrerseits den Einstellmotor für den schweren Gegenstand steuern.