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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Spannung eines Gleichrichters
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Konstanthaltung der Spannung
eines Gleichrichters und ist insbesondere zur Regelung von Trockengleichrichtern
für die Ladung von Pufferbatterien geeignet. Die Einrichtung nach der Erfindung
hat den Vorteil, außerordentlich empfindlich zu sein und wechselstromseitig mit
einem guten Leistungsfaktor zu arbeiten. Gemäß der Erfindung wird der Gleichrichter
über einen Transformator mit durch Gleichstromvormagnetisierung regelbarer Streuung
gespeist, dessen Vormagnetisierungswicklung über einen von der zu regelnden Spannung
beeinflußten Widerstandsregler an eine Gleichspannung, vorzugsweise an die zu regelnde
Gleichrichterspannung, angeschlossen ist. Als Widerstandsregler ist besonders gut
ein Regler geeignet, der aus einem Widerstand und einem Satz von je an eine A.nzapfung
dieses Widerstandes angeschlossenen, einseitig isoliert voneinander eingespannten
Blattfedern besteht, die sich mit ihren freien Enden in der Ruhelage so gegen einen
Anschlag legen, daß an ihnen angebrachte Kontakte einander nicht berühren, und die
beim Absinken der geregelten Spannung durch eine von dieser beeinflußte, an einer
äußeren Feder des Satzes angreifende elektromagnetische Einrichtung nacheinander
von dem Anschlag abgedrückt und miteinander in Kontakt gebracht werden.
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Die Erfindung möge an Handdes Beispiels einer Batterieladeeinrichtung
durch die Zeichnung näher erläutert werden. Ein Transformator io ist durch
die
Leiter 12 und 14 mit einer nicht dargestellten Wechselspannungsquelle verbunden.
Dieser Transformator io hat einen dreischenkligen Kern 16, und zwar trägt ein Außenschenkel
18 die Primärwicklung 2o und eine Sekundärwicklung 22, während der andere Schenkel
24 unbewickelt ist und einen Luftspalt besitzt. Auf dem Mittelschenkel 26 ist eine
Wicklung 28 untergebracht, die über den Leiter 30 so mit der Sekundärwicklung
22 verbunden ist, daß eine Zunahme des Wechselflusses in dem Mittelschenkel
26 eine Zunahme der resultierenden Sekundärspannung an den hintereinandergeschalteten
Wicklungen 22 und 28 zur Folge hat.
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Über die Leiter 32 und 34 sind die Sekundärwicklungen 22 und 28 mit
einem Gleichrichter 36 in Graetzscher Schaltung verbunden. Um die Wechselspannung
an dem Gleichrichter 36 auf den Kleinstwert des Ladestromes einstellen zu können,
ist die Sekundärwicklung 22 mit Anzapfungen 38 ausgerüstet. Gleichstromseitig ist
der Gleichrichter 36 über die Leiter 4o und 42 unmittelbar mit der Batterie 44 verbunden,
deren Spannung konstant gehalten werden soll.
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Wenn die Primärwicklung 2o des Transformators io an Wechselspannung
gelegt wird, schließt sich der entstehende Wechselfluß im wesentlichen über die
beiden Außenschenkel des Kernes 16, während in dem Mittelschenkel 26, wenn überhaupt,
nur ein sehr kleiner Fluß vorhanden ist. iSolange an den normalen magnetischen Verhältnissen
des Transformators io nichts geändert wird, wird infolgedessen an dem Gleichrichter
36 eine nahezu konstante Wechselspannung vorhanden sein. Nun ist aber dem Kern 16
des Transformators io noch ein weiteres Magnetglied 46 zugeordnet, welches die Flußverteilung
in dem Kern 16 beeinflußt. Dieses zusätzliche Magnetglied besitzt einen E-förmigen
Kern, auf dessen Mittelschenkel eine Gleichstromwicklung 5o angeordnet ist, welche,
wenn sie erregt wird, den Fl.uß in dem Transformatorkern seiner (Größe bzw. seiner
Verteilung nach beeinflußt. Diese Wicklung 5o ist über den Leiter 52 an den Leiter
4o- und über den Leiter 54, einen regelbaren Widerstand 56 und den Leiter 58 an
den Leiter 42 angeschlossen.
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Die Regelung des Widerstandes 56 und damit des Stromes in der Wicklung
5o erfolgt durch den Regler 6o. Letzterer besteht im wesentlichen aus einem Steuermagneten
62 und einer Kontaktfedergruppe 64. Die Kontaktfedergruppe 64 enthält eine Anzahl
von Blattfedern 66, die, durch Isolierstücke 68 voneinander getrennt, mit ihrem
oberen Ende fest eingespannt sind. Jede dieser Federn ist über einen Leiter
70 mit einer Anzapfung bzw. einem Endpunkt des Widerstandes 56 verbunden.
Die freien Enden der Federn 66 tragen Kontaktstücke 71, und ihre Bewegung wird nach
der linken Seite hin durch den isolierenden Anschlag 72 begrenzt. Dieser (Anschlag
72 ist so geformt, daß die Kontakte 71 alle voneinander getrennt sind, wenn sich
die Federn gegen diesen Anschlag legen. Auf die linke Feder drückt die versteilbare
Schraube 76, drie an einem um die Halterung 8o drehbaren Arm 78 befestigt ist.
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Gegenden Anschlag 72 legen sich die Federn mit einer gewissen Vorspannung.
Der Anschlag 72 kann, was in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt ist, um
einen gewissen Winkel gedreht werden. Dadurch kann der Abstand zwischen den einzelnen
Federn bzw. zwischen deren Kontakten eingestellt werden. Er wird vergrößert, wenn
der Anschlag 72 entgegen dem Uhrzeiger, und verkleinert, wenn der Anschlag im Sinne
des, Uhrzeigers verdreht wird. Diese Anordnung gestattet es, daß sich die Federn
von dem Anschlag weg frei und praktisch ohne Reibung bewegen können. Der Steuermagnet
62 besteht aus einem .Eisenkern 86, zwischen dessen Pole sich :der Anker 84, der
an dem drehbaren Arm 78 angebracht ist, bewegen kann. Die auf diesem Magneten angebrachte
Windung 88 ist über die Leiter 9o und 92 unmittelbar an die Klemmen der Batterie
44 gelegt. Im Normalzustand steht die magnetische Kraft, die auf den Anker 84 und
damit auf den Hebel 78 ausgeübt wind, im Gleichgewicht mit der Kraft der Feder 82,
welche den Hebel im Sinne des Uhrzeigers zu verdrehen und damit die Blattfedern
66 nach rechts zu drücken versucht. In der Zeichnung ist die Anordnung in einer
Stellung wiedergegeben, in ,der die Federn 66 am weitesten nach rechts gedrückt
sind. In diesem Fall ist der gesamte Widerstand 56 durch die Blattfedern 66 kurzgeschlossen,
während im Normalzustand der größte Teil der Kontakte 71 voneinander getrennt sein
wird, so daß der Vormagnetisierungsstrom, der die Wicklung 5o durchfließt, nur einen
verhältnismäßig geringen Wert besitzt.
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Wenn im Betrieb die Batteriespannung unter den dem Zustand der vollen
Ladung entsprechenden Wert sinkt und der Gleichrichter 36 der Batterie nur einen
kleinen Ladestrom zuführt, nimmt die Erregung der Wicklung 88 des Steuermagneten
62 so ab, daß -die Feder 82 die Druckschraube 76 gegen die Blattfedern 66 drückt
und dadurch die anderen freien Enden angebrachten Kontakte 71 schließt. Es ergibt
sich dann der in der Zeichnung dargestellte Zustand. Dabei sind alle Teile des veränderlichen
Widerstandes 56 kurzgeschlossen, und die Wicklung 5o erhält von dem Gleichrichter
36 den höchsten Strom. Damit erreicht auch der magnetische Gleichfluß durch :den
rechten äußeren Schenke124 des Transformatorkernes 16 und das E-förmige Magnetstück
48 seinen Maximalwert. Der Wechselfluß wird infolgedessen aus dem Schenkel 24 des
Transformatorkernes 16 und das wesentlichen über den Mittelschenkel 26. Entsprechend
steigt auch :die Spannung an dem Gleichrichter 36, so daß die Gleichspannung den
Wert erreicht, der als Klemmenspannung der Batterie 44 erwünscht ist.
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Sobald dies der Fall ist, wird die Wicklung 88 des Steuermagneten
62 stärker erregt und zieht den Anker 84 an, wodurch die Feder 66 sich mit ihrem
unteren Ende wieder nach links bewegen und der Kontakt zwischen ihnen unterbrochen
wird. Die
Teile des Widerstandes 56 werden somit wieder in den .Stromkreis
der Wicklung 5o eingeschaltet. Der Strom in der Wicklung 5o und damit die Gleichstromerregung
des Trausformatorschenkels 24 nehmen ab, und der Wechselfluß in diesem,Schenkel
24 wächst entsprechend an. Das hat zur Folge, daß der auf den Mittelschenkel 26
entfallende Anteil des Wechselflusses wieder kleiner und die Spannung des Gleichrichters
36 entsprechend herabgesetzt wird.
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Wenn die Spannung zwischen den Leitern ,4o und 42 auf den vorgegebenen
Wert, der konstant zu halten ist, ansteigt, steht die auf den Anker 8,¢ des Steuermagneten
62 ausgeübte Kraft mit der Gegenkraft der Feder 82 im Gleichgewicht. Jede Abweichung
von diesem Wert ruft jedoch eine Bewegung der Druckschraube 76 und damit der Federn
66 hervor, wodurch der Widerstand 56 geändert und die Spannung des Gleichrichters
36 entsprechend nachgeregelt wird. Die dabei erreichte Regelung ist außerordentlich
feinfühlig, und es wird stets ein guter Wert für den Leistungsfaktor auf der Eingangsseite,
etwa in der Größe von o,9, aufrechterhalten.