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Gleichrichteranordnung mit ferngesteuert regelbarer Gleichspannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung eines oder mehrerer Gleichrichter
mit zugehörigem Transformator, bei der die Gleichspannung am Gleichrichter durch
Veränderung der Induktivität einer Drosselspule geregelt wird, die in einem der
Kreise des zugeordneten Transformators liegt.
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Es ist bekannt, eine solche Regelung durch Fernsteuerung vorzunehmen.
Man hat zu diesem Zweck die Drossel entfernt vom Gleichrichtergerät an dem Ort aufgestellt,
von dem aus die Fernsteuerung erfolgen soll. Dabei müssen zwischen Drossel und Gleichrichtergerät
Leitungen verlegt werden, die dem Strom im Transformatorkreis angepaßt sein müssen
und deren Querschnitt daher hei hoher Strombelastung groß sein muß.
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Um solche kostspieligen und umständlichen Leitungen zu vermeiden,
hat man auch schon vorgeschlagen, die Regeldrossel im Gleichrichtergerät selbst
zu belassen und mit der Fernsteuerung eine regelbare Gleichstromvormagnetisierung
zu bewirken, die die Induktivität der Regeldrossel durch Veränderung der Sättigung
ihres Eisenkerns ändert. In diesem Fall können zwar unabhängig vom Strom im Transformatorgleichrichterkreis
verhältnismäßig dünne Verbindungsleitungen zwischen dem Gleichrichtergerät und dem
Steuerort der Fernsteuerung verlegt werden, weil die Spannung der Einrichtung zur
Vormagnetisierung verhältnismäßig hoch gewählt werden kann. Diese Einrichtung zur
Vormagnetisierung macht aber einen besonderen Gleichrichtersatz zur Erzeugung des
Gleichstromes für die Fernsteuerung erforderlich, und für die Regeldrossel muß verhältnismäßig
viel Werkstoff aufgewendet werden, wenn man mit kleinen Gleichstromleistungen im
Fernsteuerkreis auskommen will.
Die Erfindung bezweckt, eine Fernsteuerung
zur Regelung der Induktivität der Drosselspule oder mehrerer Drosselspulen der Gleichrichteranlage,
und damit ihrer Gleichspannung, zu schaffen, bei der die kostspieligen Aufwendungen
der vorgenannten bekannten Einrichtungen vermieden werden. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß die ferngesteuerte Regelung der Induktivität einer im Gleichrichtergerät
untergebrachten Drosselspule durch eine Wechselspannung erfolgt, die von dieser
Drosselspule selbst erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß mit dieser
Drosselspule eine dünndrahtige Wicklung nur magnetisch gekoppelt und über eine Steuerleitung
an das eigentliche Regelorgan angeschlossen, das eine Regeldrossel oder ein Ohmscher
Regelwiderstand sein kann und am Steuerort angebracht ist. Die magndtische Kopplung
der dünndrahtigen Wicklung kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß sie auf den
gleichen Kern wie die in dem Transformatorgleichrichterkreis liegende Drosselspule
gewickelt wird. Zum gleichen Zweck können andere, an sich bekannte, transformatorartige
Kopplungen dieser Wicklung mit dieser Drossel angewendet werden.
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Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß das eigentliche Regelorgan
am Steuerort gleichfalls als dünndrahtige Wicklung ausgeführt werden kann. Ferner
brauchen vorzugsweise auch die Steuerleitungen zwischen diesem Regelorgan und dem
Gleichrichtergerät nur mit kleinem Querschnitt ausgeführt zu werden, auch wenn die
Ströme im Transformatorgleichrichterkreis groß sind. Das Regelorgan des Fernsteuerkreises
kann für stufenlose Regelung oder als Drosselspule mit Anzapfungen ausgebildet sein,
an die der Fernsteuerstromkreis mit Hilfe eines Stufenschalters angeschaltet werden
kann.
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Die Drosselspule im Transformatorgleichrichterkreis erzeugt bei Belastung
in der mit ihr gekoppelten dünndrahtigen Wicklung eine verhältnismäßig hohe Wechselspannung.
Auf diese Weise wird erreicht, daß vom Fernsteuerkreis dieser dünndrahtigen Wicklung
aus, deren Querschnitt je nach ihrer Windungszahl beinahe beliebig dünn gewählt
werden kann, ein praktisch beliebig hoher Strom im Wechselstromkreis des Gleichrichtergerätes
geregelt werden kann.
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Ein Hauptanwendungsgebiet für Anordnungen gemäß der Erfindung ist
die Speisung von zwei Kinobogenlampen, die wechselweise eingeschaltet werden, aber
vorübergehend, beim Überblenden, gleichzeitig gespeist werden müssen. Die Gleichrichter
können dabei Kinospiegellampengleichrichter, zweckmäßig Metalltrockengleichrichter
sein, denen vorzugsweise nur ein Transformator zugeordnet ist, der nur für die Speisung
eines der Gleichrichter bemessen ist und beim Einschalten der zweiten Bogenlampe
kurzzeitig überlastet wird. In den den beiden Gleichrichtern zugeordneten sekundären
Wechselstromkreisen fließen dann in der Regel hohe Ströme, die bei der eingangs
genannten bekannten direkten Fernsteuerung sehr kostspielige und umständliche Steuerleitungen
zum Steuerort (Platz des Kinooperateurs) erfordern würden. Bei der Anwendung der
Erfindung auf eine derartige Anordnung erhält jeder der beiden sekundären Wechselstromkreise
eine Drosselspule, deren Induktivität in der genannten Weise durch magnetische Kopplung
des angeschlossenen Fernsteuerkreises beeinflußbar ist, und zwar für jeden der Wechselstromkreise
unabhängig vom anderen. Zweckmäßig enthält jeder dieser Kreise außerdem eine fest
eingestellte Drosselspule zur Beeinflussung der Stromspannungscharakteristik der
zugehörigen Bogenlampe o. dgl.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Gleichrichteranordnungen
nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Anordnung
finit einem Gleichrichter und einem zugehörigen Transformator, Fig.2 eine Anordnung
finit zwei Gleichrichtern und einem gemeinsamen, zugehörigen Transformator und Fig.3
eine bevorzugte _1usführung des Regelorgans in den Fernsteuerkreisen, die jedem
der Gleichrichter nach Fig. i oder 2 -zugeordnet sind.
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Gemäß Fig. i ist die Primärspule des Transformators 6 bei N an das
Netz angeschlossen. Die Sekundärspule 7 des Transformators ist an einen Gleichrichter
8 angeschlossen, und dieser Sekundärkreis enthält eine Drosselspule i, deren Induktivität
durch Fernsteuerung verändert werden soll, um den vom Gleichrichter abgegebenen
Gleichstrom zu regeln. Zu diesem Zweck ist auf den Kern der Drosselspule i eine
dünndrahtige Drosselwicklung 2 gewickelt, die mit Fernsteuerleitungen 5 an eine
Regeldrossel 4 angeschlossen ist, die am Steuerort 3 entfernt von der eigentlichen
Gleichrichteranordnung angebracht ist. Die Leitungsquerschnitte der Leitungen 5
und der Drossel 4 sind gleichfalls klein gegenüber dem Querschnitt der hochbelastbaren
Drosselspule i. Die Induktivität dieser Drosselspule steigt, wenn die Induktivität
der Regeldrossel 4 vergrößert wird, und erreicht ihren Höchstwert, wenn der Stromkreis
der Organe 2, 4 und 5 geöffnet wird. Die Regeldrossel 4 stellt also einen magnetisch
gekoppelten Nebenschluß zu der Drosselwicklung i dar.
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Diese Regelanordnung kann, wie ersichtlich, statt an den Sekundärkreis
des Transformators auch an seinen Primärkreis angeschlossen werden.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind an den Transformator mit der Primärwicklung
6 und der Sekundärwicklung 7 zwei Gleichrichter 8 und io parallel angeschlossen.
`'Fenn diese Anordnung zur wechselweisen Speisung von zwei Kinobogenlampen dienen
soll, die nur vorübergehend gleichzeitig eingeschaltet werden sollen, wird der Transformator
nur für die Speisung eines der Gleichrichterzweige dimensioniert. In diesem Fall
und in ähnlichen Fällen, in denen die Spannungsregelung mehrerer Gleichstromkreise
unabhängig voneinander erfolgen muß, kann die Regelanordnung mit den Organen i,
2, 4 und 5 nur an die sekundären Wechselstromkreise des Transformators angeschlossen
werden, weil die Regelung des Primärstromkreises des
Transformators
beide Gleichstromkreise gleichzeitig beeinflussen würde. Gemäß Fig. 2 ist daher
für jeden der sekundären Wechselstromkreise eine der Fig. i entsprechende fernsteuerbare
Regelung vorgesehen. Der zum Gleichrichter 8 gehörige Wechselstromkreis enthält
die Drosselspule i, mit der wie in Fig. i der dünndrahtige Fernsteuerkreis mit der
Wicklung 2, den Steuerleitungen 5 und dem Regelorgan ,4 magnetisch gekoppelt ist.
Dementsprechend enthält der zum Gleichrichter io gehörige Wechselstromkreis eine
Drosselspule ja, die durch den mit magnetischer Kopplung angeschlossenen dünndrahtigen
Fernsteuerkreis mit Wicklung 2a, Steuerleitungen 5a und Regelorgan 4a, das am Steuerort
3 angeordnet ist, beeinflußbar ist.
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Jeder der sekundären Wechselstromkreise enthält eine fest eingestellte
Eisendrosselspule 9 bzw. 9a, vorzugsweise mit Luftspalt, mit der die Stromspannungscharakteristik
im zugehörigen Gleichrichterzweig beeinflußt wird.
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An Stelle der einen Sekundärwicklung 7 des Transformators können zwei
Sekundärwicklungen vorgesehen sein, von denen je eine einem Gleichrichterzweig zugeordnet
wird.
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Die Anordnung nach Fig. 2 ermöglicht, mit dem nur für einen Gleichstromzweig
bemessenen Transformator kurzzeitig beide Gleichstromzweige mit Vollast, z. B. zur
Speisung von zwei Kinobogenlampen beim pausenlosen Überblendungsbetrieb, zu betreiben,
ohne daß eine merkbare gegenseitige Beeinflussung der Gleichspannung in den beiden
Gleichstromzweigen auftritt.
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Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Regeldrossel ,4 bzw. 4a
für die Anordnung nach Fig. i und 2, die der Einfachheit halber nur für die Drossel
4 beschrieben wird. Die dünndrahtige Spule 4 liegt auf dem mittleren Schenkel i
i eines dreischenkligen Eisenkerns mit den Nebenschenkeln 13 und 14, die untereinander
und mit dem Mittelschenkel durch ein Joch 12 verbunden sind. Zwischen den freien
Enden der Schenkel 11, 13 und 14 liegt (las eigentliche, zylinderförmige Regelglied
15, dessen schraffierter Teil aus ferromagnetischem Werkstoff bzw. Eisen besteht
und im Querschnitt die Form eines Kreissegments besitzt, das vorzugsweise sichelförmig
ausgerundet ist. Der nicht schraffierte Teil 16 des Regelgliedes 15 besteht aus
magnetisch schlecht bzw. magnetisch nicht leitendem Werkstoff, z. B. Isolierpreßmasse.
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In der voll ausgezogenen Stellung des Regelgliedes 15 findet der mit
der Wicklung 4 verkettete Fluß am Mittelschenkel keinen geschlossenen ferromagnetischen
Kreis, sondern einen Luftspalt vor und bleibt daher verhältnismäßig klein. Der Spannungsabfall
in der Wicklung 4 hat dann seinen geringsten Wert. Die Gleichspannung des zugehörigen
Gleichrichters hat dann ihren höchsten Wert.
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Befindet sich das Regelglied 15 in der strichpunktiert angedeuteten
Stellung, so findet der mit der Wicklung 4 verkettete Fluß einen vollkommen geschlossenen
magnetischen Kreis vor, und es entsteht dementsprechend in ihr ein maximaler Spannungsabfall.
Die Induktivität in der Drosselspule i erreicht dann ihren Höchstwert, und die Gleichspannung
des zugehörigen Gleichrichters wird ein Minimum.
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Somit ergibt sich für alle weiteren Zwischenstellungen des Regelgliedes
15 eine stufenloseRegelung der Gleichspannung der Gleichrichteranlage.
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In den Fig. i und 2 sind der Übersichtlichkeit halber die Schaltbilder
nur für Einphasenwechselstromgezeichnet. Die Erfindung findet entsprechend auf Dreiphasenwechselstrom
Anwendung, wobei für jede Phase gesondert die Regelanordnung i bis 5 bzw. ja bis
5a angeschlossen wird, die Regeldrosseln 4 bzw. 4a für drei zusammengehörige Phasen
aber gleichzeitig und synchron miteinander gesteuert werden können. Für jeden Gleichstromkreis
kommt man bei Dreiphasenbetrieb mit je drei Steuerleitungen aus.
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An Stelle induktiver Regeldrosseln .4 bzw. 4a können Ohmsche Regelwiderstände
verwendet werden; indessen ist die verlustfreie Regelung mit induktiven Regeldrosseln
im allgemeinen vorzuziehen.