DE845818C - Schaltungsanordnung zur Gleichhaltung von Wechselspannungen mit Synchronschalteinrichtung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Gleichhaltung von Wechselspannungen mit Synchronschalteinrichtung l,a ist bekannt, bei Kontaktgleich- und -u»iriclttern, die beim "'tilldtirchgang des Stroms oder der Spannung unterbrechen, die Spannung durch Ver-:;chiel>ung des l`inschaltzeitpunkts zu regeln. Zur Betätigung der Kontakte werden Nockenwellen oder andere mechanische -Mittel verwendet. Der wechanische Antrieb der Kontakte muß dann zwecks Spannungsbeeinflussung entsprechend g,-steuert werden. Dies gibt verhältnismäßig verwickelte mechanische Getriebe, die zu Störungen eieigen. Auch bei der Erfindung, die sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gleichhaltung von Wechselspannungen bezieht, wird eine Synchronschaltcinrichtung @-erwe»det, die jeweils am Ende einer Halbwelle Gien Verbraucher abschaltet und je nach Hiilie der Wechselspannung mit verschiedener !'hast innerhalb einer Halbwelle einschaltet. Erfiiiduiigsgemiifj erhält man dadurch ein einfacheres und betriebssicheres Gerät, daß für die Synchronschalteinrichtung ein statisches Steuergerät benutzt @Sii-d mit derart nicht linear arbeitenden und gesrlialtete» Widerständen, Drosseln od. d--., daß dis Steuerung uin so später nach dem -Nulldurchgang der zu regelnden Spannung einsetzt und (las Schließe» des Kontakts bewirkt, je höher diese Spannung ist, andererseits aber unabhängig voll der -Flöhe der zu regelnden Spannung die Kontaktöffnung unmittelbar vor dein folgenden -Nulldurchgang des zu schaltenden Stroms 1)z\\- der zu regeinden Spannung bewirkt.
• Eine solche statische Steuereinrichtung erhält man beispielsweise erfindungsgemäß dadurch, daß man zu einer Drossel, die mit einem Vorwiderstand an der zu regelnden Spannung liegt, eine weitere Drossel und eine Primärwicklung eines Transforinators parallel schaltet, dessen Sekundä rNvicklung den Steuerstrom liefert und dessen Eisenkern aus einem Magnetbaustoff hoher Anfangspernieabilität, z. B. aus einer Nickel-Eisen-Legiertilig besteht. -_11s Synchronschalteinrichtungen verwendet mau am besten polarisierte Schaltrelais, und zwar je eines für die positive und negative Halbwelle.
• Uni die Regelung besonders wirksam zu machen, empfiehlt es sich, den Einschaltzeitpunkt der Synchronschalteinrichtung nicht in den Anfangs-, soll-(lern mehr in den Scheitelbereich der Halbwelle zu verlegen.
• Zwecks näherer Erläuterung der 1711-fndung wird auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel Bezug genommen.
• In der Schaltungsanordnung nach Fig. i ist an die zu regelnde Spannung mittels eines Zusatztiansformators 1, der die Spannung etwa auf den doppelten Wert erhöht, ein Steuergerät 2 angeschlossen. Es besteht aus einer mit einem \\''ider--stand 20 in Reihe geschalteten Drossel 21, zu der eine weitere Drossel 22 und die Primärwicklung 23 eines Transformators 24 mit Sekundärwicklung 25 parallel geschaltet ist. Das Eisen des Transforinators 24 bestellt beispielsweise aus einer Nickell:isen-Legierung hoher Anfangspermeabilit:it.
• _-@n die Sekundärwicklung 25 sind die Steuerwicklungen 30 einer Synchrorischalteinrichtttng 3 mit den Schaltkontakten 31, 32 angeschlossen. Sie 1"estelit aus zwei polarisierten Schaltrelais, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt sind. Der Schalter 31 dient für die positive, der Schalter 32 für die negative Halbwelle. Über eine Einschaltdrossel 4 ist ein Verbraucher 5 angeschlossen, der mit geregelter Spannung gespeist werden soll.
• Das polarisierte Schaltrelais der I# ig. 2 hat einen Magnetkreis 33, der durch einen Dauermagnet 34 polarisiert wird, einen von der Steuerwicklung 30 umschlossenen N ebenschlußpfad 35 finit Luftspat und durch einen Luftspalt getrennte _\rbeitspole 36, denen ein Anker 37 gegenübersteht. Eine Feder 38 sucht den Anker von den Polen abzuziehen. In dieser Stellung ist der Schalter 31 ge()ffiiet. hei angezogenem Anker aber geschlossen.
• Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Infolge des nicht linearen Arbeitens der Drosseln und des Transformators der Steuereinrichtung 2 ergeben sich bei den verschiedenen Werten der ungeregelten Spannung t' an der Sekundärwicklung 25 Steuerströme, wie sie in Fig.3 dargestellt sind. hier ist mit 6o die Halbwelle der Spannung U bcini SoliNvert, mit 61 bei 700/u, mit 62 bei 120°/o des Sollwertes dargestellt. Die Spannung an der Sekutidärwiclclting 25 hat beim SOllNvert den Verlauf 7o, bei zu kleinem Wert den Verlauf 71 und bei zu großem Wert den Verlauf 72. Angenommen, die Synchronrelais sprechen bei einer Spannungsnrenze G an, dann schaltet bei der positiven Halbwelle das Relais mit dem Schalter 31 unter Beriicksichtigung der elektrischen und mechanischen Trägheiten etwa im Scheitelpunkt der Spannung t7 ein. Wenn die Netzspannung zu klein ist, kommt hierfür Halbwelle 61 in Betracht. Beim Sollwert der Netzspannung, Halbwelle tio, bei der die Steuerspannung 70 erst sll:itei- tlie c;rclizc G schneiclet, schließt der Schalter 3 1 entsprechend später. l;ei Überspannung, Ilalli`velle 62, bei der die Steuerspannung 72 noch sli:iter die Grenze (; schneidet, wird der Eilischaltall-eliblick des Schalters 31 noch weiter vcrz@>nert. 1C1 zunehmender, ungeregelter Spannung (- wird also die 1,--iiischalt-Bauer des Schalters 31 rnclir und mehr verriligert. Pie Kurven 70, 71, 72 sinken etwa bcini Punkt 1' wieder unter die Grenze G, und <las polarisierte Relais gibt seinen Anker wieder frei. Die Anordnung ist so abgeglichen, dati die lllt"-ve"i 70 bis 72 gemeinsam durch den Punkt 1' hindurchgehen und daß der Punkt F vorn l?iicle <ler 11<illiwelle gerade einen zeitlichen Abstand 7' hat, der <lei- Trägheit der Anordnung entspricht. Die Spannung wird also jeweils im oder kurz vor denn Nulldurchgang abgeschaltet. Durch entsprechende Abgleichung der Steuereinrichtung 2 kanil nian cs leicht dahin bringen, daß die Ausgangsspaiiuting ininicr die gleiche Größe hat.
• Bei der negativen Halbwelle bleibt der Schalter 31 offen, und der Schalter 32 arbeitet ebenso, wie an Hand der Fig. 3 beschrieben wurde.
• Bei rein Ohmscher Belastung unterbrechen die Kontakte 31, 32 funkelilos, da sie beim Nulldurchgang der Spannung, also auch beim Nulldurchgang des Stroms abschalten. Der Finschaltstromstoß wird durch die Drossel .I gemildert. Statt der Drossel oder außer ihr können auch noch andere Mittel zur Funkenunterdrückung benutzt werden, insbesondere wenn es sich uni induktive Verbraucher handelt. An Stelle der rin Beispiel gezeigten Steuereinrichtung können auch andere Schaltungen benutzt werden, deren Ausgangsstrom sich in Abhängigkeit von der Größe der ungeregelten Spannung in der Phase verscliielit, also z. B. bei konstanter Frequenz auch sogenannte Kippschaltungen mit eisenhaltiger Drossel und Kondensator. Wesentlich für die Erfindung ist, claß die Steuereinr=ichtung rein statisch arbeitet, also keine synchron bewegten Teile enthält.
• Die Erfindung bietet den \'oi-teil, dafi eine 1@\@echselspannung mit verhältnismäßig einfachen und betriebssicheren Mitteln gleichgelialtun \\-erden kann. Solche Geräte lassen sieh, wenn nicht größere Leistungen in Frage @oininen, verh:iltiüsmüliin klein und billig bauen, da der Strom <lcr Steuereinrichtung 2 und der Stc:uerwicl;lungen 30 wesentlich kleiner ist als der Laststrrnn und die Schaltkontakte 31, 32 1»-aktisch funkenfrei arbeiten. Auch die polarisierten Nelai; k(*niiicii sehr klein gehalten werden, insbesi»iderc inan sie sehr stark polarisiert.

Claims (1)

1. PATENTANSI'l',l, (:1l l'.: i. Schaltungsanoi-diitiii. zur (;leichhaltung von Wechselspannungen mit Synchronschalteinrichtung, die jeweils arg l,nde einer Halb- ttclle 11e11 @-erllraucllcr ah;chaltet und je nach [-liihc drr \\-cclt@clsl>anttung tltit verschiedene- 1 'ha:c innerhalb einer 1lalbwelle einschaltet. gekennzeichnet durch 1#i77 ;aatisches Steuer- gcr<it (=. I#ig. i) für die Syncltrotischalteinrich- tttng (3) mit derart nicht linear arbeitenden und geschalteten Widerständen, I)rosseltt od. dgl. (a1 llis 25), 11a1.1 der Einsatz des Steuerstroms 11c7- zu 1-;@gclndutt Spannung (V) ttttl so mehr nachuilt. je ll@illlr lIie#;(# Spannung ((') ist, und gegeit das 1:1111c der IIa11>wclle <erschwind.#t oder @Litt einett die Stnllirottscha@teinriclt- tung (=) 77i1117 mehr lweinHussenden Betrag (l@rcnzc (;, Fig. ,;) absinkt. _. @lltaltlltlg@atli111117nn@ hallt -\ttsptuch 1, dadul-lh g( hcn,izciclltl@#t. 11a1) ztt eitler Drossel (21), die mit eilten \llrt@illerstatici (2o) an der zu regclt111ctt spantltttlg (U) liegt, eitle weitere l >n>;:cl (22) und llic I'ritlt<irt\ icklung (23) ci,lc@ "hralt@fl)rmatl>r: (2d) parallel geschaltet >i1711. 111#:,c11 Schu111lilrwi;-l<ltIttg (zi) 11e77 Steher- stront licfutt u7111 lle:a#1t l.i@cnl;ern aus einest Magnethattstoff hoher An fangsperlneahiltt@lt. '. eltll'1 @Ill;f'1-I'.I\('il-l.l'11l#1-tttt" besteht. Slhaltungsanordtlung nach -\tt@l@ruclt i und 2, gekennzeichnet durch eine solche _\h- gleichutig des Struergeräts (2) und der Slet- chrollschalteittrichtUng (3), dal.i <lrr @-crl»-au- cher (3) hei kleiner Sparmutig ettt a inl Slhcit,-#l- ttert der Halbwolle, llei griißerctt Sl)altnungett zwischen dellt @cheitelttcrt und dellt darauf- folgenden \ttlldttrchgang eingeschaltet ttild. Schaltungsanordnung nach _\n@ltruclt t his 3, gcl;ennzeichnet durch eilte solche All- gleiclttIttg der @tcucreinrillitul,g (=), (<IG) (1i7' Steuerspannung (Kurven 7o l)is ;3. hig. 3) I)zw. der Steuerstrotn die Vornt cinc@- al>g,- flachten I lalln@ ellenkur@ e hat, derctl Sclleitel- 1>c:rcilh t\c#setttlicll schmäler ist als dir Gr11tt,1 littie <ler Hallm-elle, und so liegt, 11,11i die ab- VOM Aste der lfalbwellcn hui (1l°17 vct-- sllltudenelt Spannungen (6O 111s ()-) 1n1)gl1Chst Zwaülmwltallen (Punkt J'). - Schaltttngsattordtlttttg nach Anspruch l@i< _l. 11 a111II-c11 gekennzeichnet, <1<t1.1 11i1# St tt- ci@r()17scltaltcinrichtutig (3) für die 1>o@iti@-c ttttd Ilel;lllt"e liallmelle Ju e,11 1)Olat'I@.1crtCS syn. l ltrl»t@l ltaltrclai: r Vig. ?. l'#otttaktc ,3 1 . 32) 17<7t.