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Schaltanordnung zur Erzeugung eines Konstantstrom-Impulses Die Erfindung
bezweckt die Erzeugung eines Konstantstrom-Impulses mit regelbarem Einsatzzeitpunkt.
Sie beruht darauf, daß es bekanntlich mit Hilfe eines Transduktors möglich ist,
einen Stromverlauf so zu beeinflussen, daß die Stromwerte während einer Zeitspanne,
die durch die Ummagnetisierung des Transduktors bedingt ist, konstant bleiben. So
kann beispielsweise eine sinusförmige Stromhalbwelle durch Einschaltung eines Transduktors
in eine solche von Trapez- oder Rechteckform verwandelt werden.
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Die Erfindung macht davon in Verbindung mit der Entladung eines Kondensators
Gebrauch. Sie besteht darin, daß an eine Reihenschaltung eines Kondensators mit
einer vormagnetisierten Sättigungsdrossel (Transduktor) ein Ladestromkreis mit einer
Wechselspannungsquelle und einem vorzugsweise ungesteuerten Ventil, z. B. Trockengleichrichter,
und paralell dazu ein Entladestromkreis mit einem gesteuerten Ventil, z. B. Entladungsgefäß,
angeschlossen ist.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig.2 Schaubilder
zur Erläuterung der Wirkungsweise.
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Nach Fig. i ist ein Kondensator 13 mit einem Transduktor 14 in Reihe
geschaltet. Auf dem Magnetkern des letzteren befindet sich eine Arbeitswicklung
15 und eine Vormagnetisierungswicklung 16. Der Ladestromkreis besteht aus einer
Wechselspannungsquelle, verkörpert durch einen Transformator mit der Primärwicklung
i i und der Sekundärwicklung
12, einem Trockengleichrichter r9
und einem Widerstand 20 zur Begrenzung der Ladestromstärke. Der Entladestromkreis
enthält ein gittergesteuertes Entladungsgefäß 21 und eine Bürde, z. B. eine M'icklung
oder einen Widerstand 22. Der Vormagnetisierungskreis für den Transtluktor enthält
eine Glättungs- und Stabilisierungsdrossel 17 und einen Einstellwiderstand 18. Er
kann an eine beliebige Gleichstromquelle angeschlossen sein. Der Vormagnetisierungsstrom
ist so eingestellt, daß der Transduktor bis über das Knie seiner Magnetisierungskennlinie
@ hinaus gesättigt ist.
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In Fig.2 ist auf der linken Seite die Magnetisierungskennlinie des
Transduktors in idealisierter lZechteckform dargestellt, wobei die Achse der magnetischen
Induktion B nach links und die Achse des Erregerstromes i. nach oben zeigt. Infolge
der Vormagnetisierung mit dein Strom ,. ist die Magnetisierungsschleife um diesen
Betrag nach oben verschoben. Der Schnittpunkt der 1lagnetisierungshennlinie mit
der B-Achse bezeichnet den Ausgangszustand des Transduktors bei stromloser Arbeitswicklung
15. Zi'älirend einer positiven Halbwelle der Wechselspannung wird der K=ondensator
über das Ventil 1g bis auf eine Anfangsspannung tti aufgeladen. die um den Spannungsverlust
im Ventil kleiner ist als der Scheitel«@ert der speisenden Wechselspannung. Der
Ladestrom fließt auch über den Transduktor 1q, wirkt hier jedoch in der gleichen
Richtung magnetisierend wie der Vorniagnetisierungsstrom, also entsprechend einer
negativen Erregung nach Fig. 2, so daß der Transduktor gesättigt bleibt und den
Verlauf des Ladestromes nicht beeinflußt. Nach Aufhören des Ladestromes befindet
sich der Transduktor 1:1. in dem obenerwähnten Ausgangszustand.
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Der Verlauf des Stromes i und der Spannungen z( im Entladestromkreis
ist auf der rechten Seite der Fig. 2 in Abhängigkeit von der Zeit t durch Kurven
dargestellt. Nach der Zündung des Entladungsgefäßes 2i, die zu einem willkürlich
wählbaren Zeitpunkt während der negativen Halbwelle des speisenden Wechselstromes
mit Hilfe des Steuergitters in bekannter Weise vorgenommen wird, hat der Entladestrom
i, in der Arbeitswicklung 15 des Transduktors eine solche Richtung, daß er der Vormagnetisierung
durch' den Steuerstrom i' in der Wicklung r6 entgegenwirkt. Der Transduktor 14 gelangt
infolgedessen in den ungesättigten Zustand, und dadurch wird die Entladungsstromstärke
i auf denjenigen Wert begrenzt, der erforderlich ist, um die Vormagnetisierung gerade
aufzuheben, vermehrt um einen der halben Schleifenbreite entsprechenden Betrag.
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Tür die Betrachtung des Spannungsverlaufes sei zur Vereinfachung davon
ausgegangen, daß die Spannung an der Bürde 22 vernachlässigbar ist gegenüber den
übrigen Spannungen, d. h. daß die Schaltung auf der Entladeseite praktisch im Kurzschluß
arbeitet. Dann nimmt die Spannung it, am Kondensator vom Wert zti infolge der gleichhleil@enden
Höhe des Entladestromes nach einer Geraden bis auf den Wert der Brennspannung zc,,
des Ventils 21 ab, der im Zeitpunkt t1 erreicht ist. Die in Fig. 2 mit Fi bezeichnete
schräg schraffierte Fläche zwischen der u,,-Linie und der Spannungskurve stellt
das Spannungszeitintegral dar, welches die Änderung des Magnetisierungszustandes
des Transduktors bewirkt. Der Magnetkernqtiersclinitt und die Windungszalil der
Arbeitswicklung 15 des Transduktors sind mit der Höhe der Speisespannung so abzustimmen,
daß das der Fläche F1 entsprechende Spannungsintegral nicht dazu ausreicht, den
Transduktor von dem einen Sättigungszustand bis zum entgegengesetzten Sättigungszustand
vollständig umzumagnetisieren. -Nach Fig.2 ist angenommen, daß sich die Magnetisierung
um den Betrag J73 ändert. Mit diesem der Fläche F1 entsprechenden Betrag ist also
die Transdul:toranordnung magnetisch aufgeladen. Vom Zeitpunkt t, ab kehrt sich
dieser Vorgang um in eine Entladung der in der Transduktoranordnung aufgespeicherten
magnetischen Energie. Hierbei ergibt sich aus der Magnetisierungskennlinie des Transduktors
gemäß der mit Pfeilspitzen versehenen Umrandungslinie in Fig.2 links der weitere
Stromverlauf derart, daß er dem für die entgegengesetzte Richtung der Ummagnetisierung
maßgebenden unteren Teil der Schleife folgt. Der Strom i geht also auf einen um
die Schleifenbreite kleineren Wert zurück, der nun so lange konstant bleibt, bis
der Transduktor wieder in der ursprünglichen Richtung gesättigt ist. Dazu ist ein
Spannungsintegral entsprechend der Fläche F., = F, erforderlich. Die Spannung verläuft
dabei ebenfalls geradlinig, jedoch mit einer dem kleineren Stromwert entsprechenden
geringeren Neigung bis zum Endbetrag ztz, der im Zeitpunkt t., erreicht wird. Dieser
Zeitpunkt t., ist durch die Größe der Fläche F#, und durch die Neigung der Spannungsgeraden
eindeutig bestimmt. In diesem Zeitpunkt t2 geht der Strom i auf den Nullwert zurück,
und das Entladungsgefäß 21 erlischt. Damit liegt auch die gesamte Impulsdauer ti
fest.
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In Fig. =2 ist das Verhältnis der Schleifenbreite zum Vormagnetisierungsstrom
i. der Deutlichkeit wegen übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit wird dieses
Verhältnis viel kleiner gewählt, so daß der Stromsprung praktisch verschwindend
klein wird und tatsächlich von eine=n konstanten Strom während der ganzen Impulsdauer
t1 gesprochen werden kann. Die Stromstärke dieses Impulses ist durch die Höhe des
Vormagnetisierungsstroines i" bedingt, kann also mittels des Widerstandes i8 eingestellt
werden.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des Erfindungsgegenstandes ist die
Vormagnetisierung von Schaltdrosseln für Schaltstromrichter mit mechanisch angetriebenen
oder elektromagnetisch gesteuerten Kontakten. Hier kann der Konstantstrom-Impuls
einen gleichbleibenden Anteil für die Einschaltvormagnetisierung der Schaltdrossel
liefern. dessen Phasenlage dem veränderlichen Aussteuerungsgrad des Schaltstromrichters
anzupassen ist. Zu diesem Zweck wird die Einrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes
des Entladungsgefäßes 21
mit der Einrichtung zur Veränderung des
Aussteuerungsgrades mechanisch oder elektrisch gekuppelt.