DE953722C - Kontaktumformeranordnung mit vormagnetisierten Schaltdrosseln - Google Patents

Description

• Kontaktumformeranordnung mit vormagnetisierten Schaltdrosseln Die Erfindung betrifft eine Kontaktumformeranordnung mit vormagnetisierten Schaltdrosseln, welche geeignet sind, Einschaltstufen hervorzurufen. Durch eine Einschaltstufe von kürzerer oder längerer Dauer wird bekanntlich auf magnetischem Wege eine entsprechend weitgehende Teilaussteuerung des Umformers bewirkt, durch welche die Ausgangsspannung herabgesetzt wird. Hiervon ausgehend dient die vorliegende Erfindung zur Lösung der Aufgabe, einen Kontaktumformer zu schaffen, der im Bereich der normalen Belastungen mit der üblichen, flachen Stromspannungskennlinie arbeitet, dessen Spannung jedoch bei Überschreitung eines gegebenen Höchststromwertes schnell abfällt, so daß der Überstrom begrenzt und der Kontaktumformer damit kurzschlußfest wird.
• Die Erfindung besteht darin, daB die Schaltdrossel für eine Stufendauer von mindestens etwa einer halben Halbwelle der angelegten Wechselspannung bemessen und mit einer lastunabhängigen Rückmagnetisierung versehen ist, die über den zur Rückmagnetisierung erforderlichen Durchflutungsbetrag hinaus einen Überschuß aufweist, der durch eine mit zunehmender Last ansteigende Gegenmagnetisierung beim höchstzulässigen Wert des Belastungsstromes gerade etwa aufgehoben wird. Die Auslegung der Schaltdrossel für eine Stufendauer von einer halben Halbwelle der angelegten Wechselspannung ist bei der Frequenz f gleichbedeutend mit einer auf den Scheitelwert der Wechselspannung bezogenen Stufenlänge von d. h., die vollständige Ummagnetisierung der Drossel von einem Sättigungszustand bis zum Zustand entgegengesetzter Sättigung ist bei gegebenem Effektivwert U der verketteten Wechselspannung mit einer Flußänderung verbunden. Wird eine Schaltdrossel mit dieser vollen Stufenlänge beim Einschalten wirksam, so ist das gleichbedeutend mit einer Teilaussteuerung um -einen Steuerwinkel a = n12, d. h. auf die Leerlaufausgangspannung Null. Damit ein normaler Betrieb möglich ist, wird diese Einschaltstufe durch eine Rückmagnetisierung der Schaltdrossel beseitigt, durch welche diese jede:5mal vor dem Einschalten aus dem Zustand negativer Sättigung in den positiven Sättigungszustand übergeführt wird. Da hierfür nur eine begrenzte Zeitspanne zur Verfügung steht, wird zur Rückmagnetisierung vorteilhaft in an sich bekannter Weise ein Impuls z. B. von konstanter Stromstärke verwendet, wie er unter anderem bei einer Gleichrichterschaltung als Anodenstrom auftritt.
• Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines Impulses von konstanter Stromstärke besteht darin, daß ein Wechselstromerregerkreis mit zwei hintereinandergeschalteten und mit Gleichstrom vormagnetisierten Sättigungsdrosseln verwendet wird. Sind die Gleichstromwicklungen der Sättigungsdrosseln ebenfalls hintereinandergeschaltet und die Sättigungsdrosseln einander gleich, so entsteht ein trapez- bzw. nahezu rechteckförmiger Wechselstrom mit positiven und negativen Abschnitten von gleicher Höhe, die durch die Höhe des Vormagnetisierungsgleichstromes bestimmt ist, und gleicher Dauer von je einer Halbwelle. Sind dagegen die Sättigungsdrosseln ungleich hinsichtlich des Windungszahlverhäl.tnisses ihrer Wechsel- und Gleichstromwicklungen, so sind die positiven und negativen Abschnitte der Trapez- bzw. Rechteckkurve zwar flächengleich, aber verschieden hoch und dementsprechend auch verschieden lang. Wird einer solchen Wechseldurchflutung eine Gleichstromdurchflutung mittels eines zusätzlichen Erregerkreises überlagert, so können dadurch bei geeigneter gegenseitiger Abstimmung der beiden Erregerkreise die Impulse einer Richtung gerade aufgehoben werden, so daß nur Impulse der anderen Richtung übrigbleiben. Dabei wird der zusätzliche Gleichstromerregerkreis vorteilhaft mit dem Vormagnetisierungskreis der Sättigungsdrosseln hintereinandergeschaltet und die erwähnte gegenseitige Abstimmung mit Hilfe .der Windungszahlen vorgenommen. Dann bleibt die Abstimmung erhalten, wenn der Strom im Gleichstromkreis, der übrigens stabilisiert sein muß, z. B. durch einen Widerstand geregelt wird. Das Ergebnis einer derartigen An-Ordnung ist also ein einseitiger Impuls von konstanter Stromstärke, welche verschieden eingestellt werden und gegebenenfalls selbsttätig geregelt werden kann. Bei verschieden langen Wechselimpulsen wird vorzugsweise der längere durch die zusätzliche Gleichstromei#regung aufgehoben, so daß ein einseitiger Impuls übrigbleibt, der kürzer ist als die Dauer einer Halbwelle. Für die Rückmagnetisierung der Schaltdrossel wird die Höhe des Impulses so eingestellt, daß sie über den zur Rückmagnetisierung erforderlichen Durchflutungsbetrag hinaus, der durch die SChleifenbreite der Schaltdrosselkennlinie gegeben ist, einen Überschuß aufweist. Dieser Rückmagnetisierung wird eine Gegenmagnetisierung überlagert, die mit wachsender Belastung ebenfalls' zunimmt und mithin von dem erwähnten Überschuß einen mit der Belastung steigenden Anteil aufhebt. Die Gegenerregung kann beispielsweise von einer ,ebensolchen Einrichtung mit zwei hintereinandergeschalteten Sättigungsdrosseln geliefert werden wie die Rückmagnetisierung, wobei jedoch der Gleichstromkreis mit dem Belastungsstrom odereinem ihm proportionalen Strom beschickt wird. Die Gegenerregung wird so abgestimmt, daß sie beim höchstzulässigen Wert des Belastungsstromes den erwähnten Überschuß der Rückmagnetisierungsdurchflutung gerade etwa aufhebt. Infolgedessen geht, sobald der Belastungsstrom den höchstzulässigen Wert überschreiten will, die resultierende Durchflutung der Schaltdrossel unter denjenigen Betrag zurück, der zu einer Magnetisierungsänderung der Schaltdrossel erforderlich ist, und mithin wird die Schaltdrossel nicht mehr rückmagnetisiert. Demzufolge fällt die Ausgangsspannung des Umformers einem steil nach unten gerichteten Kennlinienverlau.f folgend nach Null hin ab, ohne daß - selbst im Kurzschlußfall - ein weiterer Stromanstieg möglich ist.
• Für die Anhebung der Ausschaltstufe über oder in die Nullinie kann irgendeine, der bekannten Vormagnetisierungsarten, z. B. .eine einfache Vormagnetisierung mittels Gleichstrom, verwendet werden. Vorteilhaft jedoch ist es, auch hier einen zeitlich begrenzten Impuls zu verwenden, damit eine gegenseitige Störung der Ausschaltvormagnetis.ierung und der Rückmagnetisierung vermieden wird. Es ist auch bekannt, die AusschaItvormagnetisierung durch Überlagerung einer gegensinnigen, vom Belastungsstrom abhängigen Vormagnetis.ierung zu beeinflussen, mit dem Ziele, bei Schräglage der Ausschaltstufe Änderungen der Höhe des zu unterbrechenden Stromes, die bei festliegendem Ausschaltzeitpunkt durch die lastabhängige zeitliche Verschiebung der Ausschaltstufe verursacht werden, selbsttätig durch Änderungen der Höhenlage der ganzen Stufe wettzumachen.
• Die normale Spannungsregelung kann entweder ebenfalls auf magnetischem Wege durch zusätzliche Beeinflussung der Einschaltstufe vorgenommen werden oder aber durch. mechanische Teilaussteuerung, wobei dann vorteilhaft zur Erzeugung einer kurzen Einschaltstufe ein getrennter Einschaltkern mit besonderer Vormagnetisierung und besonderem Rückmagnetisierungsimpuls benutzt werden kann.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kontaktumformeranordnung mit vormagnetisierten Schaltdrosseln, welche geeignet sind, Einschaltstufen hervorzurufen, die durch Rückmagnetisierung aufgehoben werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrossel für eine Stufendauer von mindestens etwa einer halben Halbwelle der angelegten Wechselspannung bemessen und mit einer lastunabhängigen Rückmagnetisierung versehen ist, die über den zur Rückmagnetisierung erforderlichen Durchflutungsbetrag hinaus einen Überschuß aufweist, der durch eine mit zunehmender Last ansteigende Gegenmagnetisierung beim höchstzulässigen Wert des Belastungsstromes gerade etwa aufgehoben wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die lastunabhängige Rückmagnetisierung ein zeitlich begrenzter Impuls verwendet wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die lastunabhängige Rückmagnetisierung der Anodenstrom einer Hilfsgleichrichterschaltung verwendet wird.
4. 4.. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die lastunabhängige Rückmagnetisierung ein Wechselstromerregerkreis mit zwei hintereinandergeschalteten und mit Gleichstrom vormagnetisierten Sättigungsdrosseln und ein Gleichstromerregerkreis zur Aufhebung der entgegenwirkenden Impulse des Wechselstromerregerkreises vorgesehen sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die hintrereinandergeschalteten Sättigungsdrosseln verschiedene Windungszahlverhältnisse ihrer Wechsel- und Gleichstromwicklungen aufweisen und daß von den beiden dadurch verschieden lang gestalteten Wechselimpulsen der längere durch die Gleichstromerregung aufgehoben wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dC für die lastabhängige Gegenmagnetisierung ein zeitlich begrenzter Impuls verwendet wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, ,dadurch gekennzeichnet, daß für die lastabhängige Gegenmagnetisierung ein Wechselstromerregerkreis mit zwei hintereinandergeschalteten und mit dem Lastgleichstrom vormagnetisierten Sättigungsdrosseln und ein von dem gleichen Laststrom durchflossener Erregerkris zur Aufhebung der entgegenwirkenden Impulse des Wechselstromerregerkreises vorgesehen sind. B. Anordnung nach Anspruch, 7, dadurch gekennzeichnet, daß diehintereinandergeschalteten Sättigungsdrosseln verschiedene Windungszahlverhältnisse ihrer Wechsel- und Gleichstromwicklungen aufweisen und daß von den beiden dadurch verschieden lang gestalteten Wechselimpulsen der längere durch die Gleichstromerregung aufgehoben wird. g. Anordnung nach Anspruch i, daidurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Einschaltstufe im normalen Betriebsbereich ein besonderer Einschaltdrosselkern mit eigener Vor- und Rückmagnetisierung vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 2or o92, 225 873.