DE940308C - Anordnung zur Erzielung einer geknickten Stromkennlinie ohne bewegte Schaltkontakte - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzielung einer geknickten Stromkennlinie ohne bewegte Schaltkontakte Fig. z zeigt eine geknickte Kennlinie der Stromstärke il eines Gleichstromkreises I mit der EMK E und dem Widerstand R, aufgetragen über der Stromstärke i2 eines Stromkreises II, derart, daß für i2 < EIR der Strom il proportional E, nämlich gleich E/R, und für i2 > E/R il = i2 ist.
• Nach der Erfindung wird diese Kennlinie ohne bewegte Schaltkontakte dadurch erzielt, daß beide Stromkreise über eine Stromventilanordnung miteinander gekoppelt sind, wobei die Spannungsquelle für die EMK E, die Stromventilanordnung und der Widerstand R in Reihe geschaltet sind, und wobei die Stromventilanordnung bei i2 < E/R eine Kurzverbindung im Stromkreis II darstellt und bei i2 > EIR den Strom i2 durch den Stromkreis I in der ursprünglichen ii Fließrichtung hindurchleitet. Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Grundschaltung. Gleichstromkreis I enthält die Stromquelle r, den Widerstand?, und die Ventilanordnung 3, z. B. Trockengleichrichter, über die in Brückenschaltung der Stromkreis II geschleift ist.
• Die Wirkungsweise der Anordnung Fig. 2 sei für den Fall erläutert, daß auch Kreis II ein Gleichstromkreis ist. Die vier Ventile 31, 32, 33, 34 mögen in Durchlaßrichtung j e den Eigenwiderstand y und Widerstand 2 die Größe R - y haben (R = Gesamtwiderstand von Kreis I). Auf diese Anordnung darf der Stromüberlagerungssatz so lange angewendet werden, als i2 < E/R ist, da nach der Überlagerung alle Ventile noch stromführend sich ergeben und somit jedes Ventil nur einen Ohmschen Widerstand r darstellt und die Ventileigenschaft augenblicklich sich nicht auswirkt. Dies sei in den folgqnden drei Absätzen noch näher erläutert Wirkt Sti omquelle i allein und ist die in der Figur nicht dargestellte Stromquelle des i2 Kreises durch ein Leiterstück ersetzt, so fließt nur im il Kreis Strom. Stromquelle r kann keinen Strom in den 1..-Kreis- liefern, da die Knotenpunkte A und B potentialgleich sind. Im ir-Kreis beträgt daher die Stromstärke il = E/R, wobei il je zur Hälfte über die beiden Ventilzweige fließt.
• Da die Stromquelle i sich im i, -Kreis nicht auswirkt, so wirkt immer noch unter der Bedingung, daß die Ventilglieder nur als Ohmsche Widerstände wirksam sind, umgekehrt bei E = o die Stromquelle des i2 Kreises, die dort den Strom i2 zur Folge hat, sich im il Kreis nicht aus. Der Strom i2 teilt sich im Knotenpunkt .A in zwei gleiche Teile und fließt über die beiden Ventilzweige unmittelbar nach B. Im il-Kreis kann kein i2 Teilstrom fließen, da -jetzt die Knotenpunkte C und D potentialgleich sind.
• Nach der Überlagerung fließt bei der gewählten i2 Richtung in den Ventilzweigen 31, 34 der Differenzstrom (ir - i,)/2, in den Zweigen 32, 33 dagegen der Summenstrom (i, + i,)/2. Bei der gewählten i,-Richtung sind also die Ventile 32, 33 immer stromführend, die Ventile 31, 34 dagegen nur so lange, als i2 < 'r < E/R ist. In diesem i2 Bereich ist daher il dauernd gleich EIR; die Ventilanordnung stellt im Kreis II eine Kurzverbindung dar.
• Übersteigt i2 die Größe E/R, so wird jetzt je nach der i2 Richtung entweder das Ventilpaar 31, 34 oder 32, 33 für- den Stromdurchgang gesperrt, da der Ventilstrom seine Richtung nicht. umkehren kann. Der Strom i2 muß dann unabhängig von seiner Fließrichtung über das jeweils stromführende Ventilpaar im ursprünglichen il Richtungssinn den il Kreis und damit den Widerstand 2 duichfließen; so daß nunmehr il = i2 ist.
• Zusammenfassend ist mit der Anordnung von Fig. 2 für i2 < E/R der Strom im Kreis I il = E/R, unabhängig von i2, für i2 > E/R dagegen ist il ;== i2. Damit ist die Knickung der ir-Kennlinie nachgewiesen.
• Eine gewisse Stromabhängigkeit des Ventileigenwiderstandes r hat zur Folge, daß die Knickstelle ein wenig abgerundet ist.
• Da die beschriebene Wirkung der Anordnung von Fig. 2 unabhängig von der Stromrichtung -im Kreis II ist; so kann i2 auch ein Wechselstrom sein. Das Abbiegen der Stromkennlinie tritt hierbei bereits ein, wenn der Höchstwert des Wechselstromes i2 den Wert E/R überschreitet. Die Knickstelle der Kennlinie il = f (I2 eff), die bei I2 =E / j/2 R liegt, ist flacher abgerundet als im Falle eines i2-Gleichstromes. Der Wechselstromkreis kann auch ein Sekundärkreis und die il Kennlinie abhängig vom zugehörigen proportionalen Primärstrom aufgetragen sein. Für diesen Fall ist auch Mittelpunktschaltung der Ventile möglich; wie sie Fig. 3 .zeigt.
• Folgende Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung seien genannt: i. Stromkreis I ist der Erregerkreis einer fremd erregten Gleichstrommaschine, Stromkreis 11 der Ankerkreis dieser Maschine (Fig. 4). Mit der geknickten Erregerstromkennlinie arbeitet die Maschine bei einem Belastungsstrom unterhalb des Wertes E/R als fremderregte Gleichstrommaschine mit konstanter Erregung und bei einem Belastungsstrom i2 > E/R als Gleichstrom-Reihenschlußmaschine. Bei Wechsel der i2 Richtung, d. h. bei Übergang vom Motor- auf Generatorbetrieb, ist keine Umschaltung der Ventilanordnung erforderlich.
• 2. Stromkreis I ist der Erregerkreis der Erregermaschine einer Gleichstrommaschine, Stromkreis Il wieder der Ankerkreis dieser Maschine. Die Wirkung ist dieselbe wie bei Beispiel i.
• 3. Stromkreis I ist der Erregerkreis eines Synchronmotors, Stromkreis II der Sekundärkreis eines Stromtransformators, dessen Primärwicklung den Ankerstrom des Synchronmotors führt. Der Motor verhält sich dann bei einem Belastungsstrom von z. B. unterhalb des Nennstromes als konstant erregter Motor und bei höherem Belastungsstrom als reihenschlußerregter Synchronmotor mit erhöhtem Kippmoment.
• 4. Stromkreis I ist der Erregerkreis der Erregermaschine eines Synchronmotors und Stromkreis II möge wieder einen dem Ankerstrom des Motors proportionalen Strom führen (Fig.5). Die Wirkung ist dieselbe wie bei Beispiel 3.
• Die Änderung des Betriebscharakters der Gleichstrommaschine und des Synchronmotors ohne bewegte Schaltkontakte ist als besonderer. Vorteil zu werten. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die genannten vier Beispiele beschränkt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Erzielung einer geknickten Kennlinie der Stromstärke il eines Gleichstromkreises I mit der EMK E und dem Widerstand R, aufgetragen über der Stromstärke i2 eines zweiten Stromkreises II, derart, daß für i2 < E/R die Stromstärke ir, unabhängig von i2, gleich E/R ist und bei i2 > EIR die Stromstärke il = i2 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromkreise über eine Stromventilanordnung miteinander gekoppelt sind, wobei die Spannungsquelle für die EMK E, die Stromventilanordnung und der Widerstand Rin Reihe geschaltet sind und wobei die - Stromventilanordnung bei i2 < E/R eine Kurzverbindung im Stromkreis II darstellt und bei i2 > E/R den Strom i2 durch den Stromkreis I hindurchleitet.
2. 2. Anordnung zur Erzielung einer geknickten Stromkennlinie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis II ein Sekundär-Wechselstromkreis ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis I der Erregerkreis einer fremd erregten Gleichstrommaschine und der Stromkreis II der. Ankerkreis dieser Maschine ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch .gekennzeichnet, daß der Stromkreis I der Erregerkreis der Erregermaschine einer Gleichstrommaschine und der Stromkreis II der Ankerkreis der Gleichstrommaschine ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis I der Erregerkreis eines Synchronmotors ist und der Stromkreis II den Sekundärkreis eines Stromtransformators darstellt, dessen Primärwicklung vom Ankerstrom des Synchronmotors durchflossen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis I der Erregerkreis der Erregermaschine eines Synchronmotors ist und der Stromkreis II den Sekundärkreis eines Stromtransformators darstellt, dessen Primärwicklung vom Ankerstrom des Synchronmotors durchflossen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 643 823; österreichische Patentschrift Nr. 134 19i-