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Regeleinrichtung mit gleichstromvormagnetisierten Drosseln Die Erfindung
bezieht sich auf die Verbesserung einer Regeleinrichtung mit durch Gleichstrom vormagnetisierten
Drosseln, bei der von zwei Teildrosseln die Wechselstromwicklung jeder Drossel in
Reihe mit je einem Ventil liegt, diese beiden Reihenschaltungen an ihren Endanschlüssen
einander unmittelbar derart parallel geschaltet sind, daß das eine Ventil nur die
positiven, das andere Ventil nur die negativen Halbwellen des Wechselstromes über
die betreffende Drosselwicklung fließen läßt, und wobei die Aussteuerung der Teildrosseln
mittels besonderer, auf ihren Eisenkernen angeordneter Steuerwicklungen erfolgt.
Bei einer solchen Anordnung kann also die für die belastungsabhängige Vormagnetisierung
sonst erforderliche besondere Wicklung eingespart werden.
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Einer solchen Drosselanordnung haftet aber noch ein wesentlicher Nachteil
an. Dieser besteht darin, daß in dem Steuerkreis der Drossel unerwünschte Fremdspannungen
auftreten und daß die Ventile, die in Reihe mit den Arbeitswicklungen liegen, verhältnismäßig
stark in Sperrichtung beansprucht werden.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile bei einer
Drosselanordnung der eingangs angeführten Art zu beseitigen.
Erfindungsgemäß
sind zur Lösung dieser Aufgabe zwischen den beiden Teildrosseln, in deren Arbeitskreisteil
oder deren Steuerkreisteil oder zwischen zusätzlichen auf ihren Eisenkernen vorgesehenen
Wicklungen solche zusätzlichen Verbindungen vorhanden, daß eine derartige Parallelschaltung
von gleichartigen Teilwicklungen der beiden Drosseln entsteht, daß sich der Unterschied
zwischen den Augenblickswerten der an den Drosseln auftretenden Spannungen zumindest
zum Teil ausgleichen kann. Besonders zweckmäßig ist es, die zusätzliche Verbindung
zwischen den beiden Drosseln kapazitiv zu machen. Dies kann in einfacher Weise so
geschehen, daß die an die Ventile angeschlossenen Enden der Wechselstromwicklungen
der Drosseln über einen Kondensator miteinander verbunden werden. Den Kondensator
kann man anstatt in den Arbeitskreis auch in den Steuerkreis der Drosseln legen,
indem man den Steuerkreis durch ihn überbrückt. Die Schaltung des Kondensators auf
der Arbeitsseite der Drosseln bietet allerdings den Vorteil, daß man ihn als Elektrolytkondensator
ausbilden kann, da er infolge der gleichrichtenden Wirkung der Ventile stets nur
in einer Richtung mit Spannung beansprucht wird.
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Die zusätzliche Verbindung zwischen den beiden Teildrosseln kann auch
rein galvanisch sein. Man kann z. B. zwei Anzapfpunkte der Arbeitswicklungen der
beiden Drosseln unmittelbar miteinander verbinden. Dann fließt in einem Teil der
Arbeitswicklungen ein reiner Wechselstrom, wodurch aber die Wirkungsweise der Anordnung
grundsätzlich nicht beeinflußt wird. Allerdings ist zu beachten, daß das Verhältnis
von Gleichstrom- zu Wechselstromdurchflutung durch diese zusätzliche Verbindung
verkleinert wird. Man kann auch auf jeder Teildrossel eine besondere Wicklung anordnen
und diese beiden Wicklungen unter sich parallel schalten. Schließlich erfüllt auch
eine Überbrückung des Steuerkreises der Drossel durch einen ohmschen Widerstand
den angestrebten Zweck.
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Es sind bereits Mittelpunkts- bzw. Sternipunktsgleichrichterschaltungen
bekanntgeworden, bei denen also der Verbraucher einerseits über eine Leitung an
die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators und andererseits
an die Verbindungsleitung zweier gegensinnig zueinander geschalteter Gleichrichterventile
angeschlossen ist, von denen jedes über eine Reihendrossel an je ein Ende der Sekundärwicklung
des Transformators angeschlossen ist. Parallel zur Gegeneinanderschaltung der beiden
Gleichrichterventile wurde ein einstellbarer ohmscher Widerstand, eine Parallelschaltung
aus einem solchen Widerstand und einer einstellbaren Kapazität, eine Parallelschaltung
aus einer durch Änderung ihrer sekundärseitigen Belastung in ihrer Induktiv ität
einstellbaren Drossel und einer einstellbaren Kapazität angeschlossen, um die Speisung
des Belastungswiderstandes zu regeln. Weiterhin war es bekannt, an einer solchen
Mittelpunktsschaltung nicht nur eingangsseitig, sondern auch den Ventilen nachgeschaltet,
einen Transformator einzuschalten, der sekundärseitig die Last speist und der an
der Mittelanzapfung seiner Primärwicklung galvanisch mit der Mittelanzapfung des
Eingangstransformators bzw. Netztransformators verbunden ist.
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Bei einer solchen Schaltung in Form einer Mittelpunktsschaltung bzw.
zweiphasigen Sternschaltung sind aber die Reihenschaltungen aus je einer Drossel
und je einem elektrischen Ventil nicht unmittelbar an ihren Endanschlüssen miteinander
verbunden, denn es liegt stets zwischen den den Ventilen abgewandten Enden der beiden
Drosseln die Sekundärwicklung des Speisetransformators bzw. in Reihe mit jeder Drossel
und jedem Ventil . die Hälfte der Sekundärwicklung des Transformators, bezogen auf
deren Mittelanzapfung.
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Bei einer anderen ähnlich aufgebauten Mittelpunktsschaltung speist
die sekundäre Transformatonvicklung über jeden ihrer äußeren Anschlüsse und je eine
Drosselwicklung, von denen jede auf einem Außenschenkel eines den beiden in den
Außenleitern der Schaltung liegenden Drosseln gemeinsamen dreischenkeligen Eisenkernes
in Reihe mit je einem elektrischen Ventil angeordnet ist, wobei beide Ventile mit
ihrer Polung gegensinnig zueinander liegen, die Last bzw. den Verbraucher. Dieser
Verbraucher ist andererseits an die Mittelanzapfung des Transformators über eine
Leitung angeschlossen, welche eine Vormagnetisierungswicklung auf dein Mittelschenkel
des Eisenkernes enthält. Dieser Mittelschenkel trägt außerdem noch eine zweite Vormagnetisierungswicklung,
die von einer selbständigen Gleichspannungsquelle über einen einstellbaren Widerstand
derart gespeist wird, daß beide Wicklungen auf dem Mittelschenkel des Eisenkernes
gleichsinnige magnetische. Erregungen liefern. Parallel zu den beiden gegensinnig
gepolten elektrischen Ventilen war ein einstellbarer Widerstand angeordnet;- um
die elektrische Speisung des Verbrauchers zu steuern.
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- Nach einem früheren Vorschlag soll - entgegen den fror ihm bekannten
Einrichtungen, bei denen in Wechselstromkreisen mit Gleichstrom vormagnetisierte
Drosseln Verwendung finden und der Gleichstrom einer besonderen Erregerwicklung
der Drossel zugeführt wird, zur Lösung der Aufgabe, besondere Steuerwicklungen,
denen der vormagnetisierende Gleichstrom zugeführt wird, entbehrlich zu machen und
damit die Baugröße der Drosseln zu senken - die regelnde Gleichstromvormagnetisierung
ausschließlich durch die Laststromwicklung der Drosselspule selbst hervorgebracht
werden mit der Zielsetzung, daß die Drosselspule auf diese Weise kleiner gebaut
werden kann. Hierfür wird also der zur Vormagnetisierung dienende Gleichstrom dem
Lastwechselstrom überlagert.
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Zur Erreichung dieser Wirkung können nach dem Vorschlag mit der Wicklung
der Drosselspule stromrichtungsabhängige Widerstände, beispielsweise elektrische
Ventile, insbesondere Trockengleichrichter, in Parallelschaltung verbunden sein
und ist es ferner möglich, mit jeder Wicklung eines Drosselpaares ein elektrisches
Ventil in Reihe zu schalten und beide Ventile mit einem zum Zwecke
der
Regelung veränderlichen -Widerstand zu überbrücken, wobei den elektrischen Ventilen
bzw. denn Regelwiderstand ein oder mehrere Kondensatoren parallel geschaltet sein
können. Bei dieser Lösung ist es jedoch immer als .wesentlich bezeichnet, daß der
in den Drosselspulen sich ausbildende unsyminetrische Wechselstrom die Aufgabe des
Vormagiletisierungsgleichstromes übernimmt.
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Bei einer solchen Anordnung erfolgt also- für die Veränderung der
Aussteuerung eine Veränderung mittels eines Widerstandes im Stromlauf des Arbeitsstromes,
es liegt . keine . galvanische Trenilung voll Arbeitskreis und Steuerkreis vor,,.wie
sie oft in Regelkreisen erforderlich ist, insbesondere auch, um bei dem Vergleich
voll Ist- und Sollwert in der Wahl der zusammenwirkenden Spannungen und der Regelungsrichtung,
lsezogen auf den Sollwert, frei zu sein.
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Der Gegenstand dieses älteren Vorschlages ist daher von demjenigen
der vorliegenden Erfindung wesensverschieden, bei welchem gerade mit Steuerwicklungen
für die veränderliche Gleichstromvorinagnetisierung der Eisenkerne der Drosseln
gearbeitet wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i ist mit 5 ein Wechselstromnetz bezeichnet, welches den Verbraucher 6 speist.
Dieser Verbraucher kann beispielsweise die Primärseite eines Gleichrichtertransformators
sein. Die Regeldrossel besteht aus zwei Teildrosseln mit den parallel geschalteten
Arbeitswicklungen i und 2 und den gegensilinig in Reihe geschalteten Steuerwicklungen
3 und 4. An die Klemmen 7 ist eine nicht näher dargestellte Steuergleichspaiinungsquelle
angeschlossen. Mit jeder Drosselwicklung i bzw. 2 ist je ein Ventil 8 bzw. 9 derart
in Reihe geschaltet, daß die positiven Halbwellen des dem Verbraucher 6 zugeführten
Wechselstromes nur durch die eine, die negativen Halbwellen nur durch die andere
Drosselwicklung fließen, wenn man von einem etwaigen Rückstrom über die Ventile
absieht. Die zusätzliche Verbindung zwischen den beiden Drosseln besteht hier aus
einem Kondensator io, der die Ventile 8 und 9 überbrückt.
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Die Wirkung des Kondelisators lo möge an Hand des Schaubildes Fig.
2 näher erläutert werden. Es sei zunächst angenommen, daß der Kondensator io nicht
vorhanden ist. Solange Strom über eines der Ventile, z. B. über das Ventil 8, fließt,
wird in der mit diesem Ventil in Reihe geschalteten Drosselwicklung, in dem betrachteten
Fall also in der Drosselwicklung i, eine Spannung ii induziert, die der aufgedrückten
Spannung das Gleichgewicht hält. Der Strom in der Drossel verläuft nach der Kurve
12, da das vorgeschaltete Ventil die positiven Halbwellen unterdrückt. Sobald der
Strom zu Vull wird und sich wegen der Sperrwirkung des Ventils nicht mehr ändert,
bricht die Spannung an der Drossel zusammen und bleibt für den Rest der betreffenden
Halbwelle ebenfalls Null. Es kommt also all der Drossel nur der senkrecht schraffierte
Flächenteil der Spannung zur Wirkung. Infolgedessen tritt-die=Spapnung-iiber_deni"schräg
schraffierten Flächenteil- als Sperrspannung an dem betreffenden Ventil auf. Diese
Sperrspannung an dem Ventil kann beträchtliche Werte erreichen, die eine entsprechende
Überbemessung des Ventils erforderlich machen würden. Der Kondensator io schließt
diese. an dem Ventil auftretende Spannung kurz und glättet damit die an ihm liegende
Gleichspaniiung. Es wird also das Ventil durch den Kondensator von der -Sperrspannung
entlastet. Außerdem wird aber durch dein Kondensator- auch erreicht, daß sich,-die-
Oherwellenspannung nicht in. dem Steuerkreis -der-Drossel-bemerkbar macht.
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In: Fig. 2 ist ein absolut sperrendes Ventil angenommen. Da das Ventil
meist ein Trockengleichrichter sein wird, der noch einen gewissen Rückstrom durchläßt,
werden die Spannungsverhältnisse etwas andere sein, als in Fig.2 dargestellt. Im
Prinzip ändert sich aber an dem dargestellten Spannungsverlauf und an der Wirkung
des Koildensators hierdurch nichts.
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In Fig. 3 liegt der Verbraucher 6 in dem Gleichstromkreis eines Gleichrichters
16, der über den Transformator 15 aus dem -Wechselstromnetz 5 gespeist wird. Die
Drosselanordnung ist im wesentlichen die gleiche wie in Fig. i. Sie ist der Primärseite
des Gleichrichtertransformators 15 vorgeschaltet. Hier -wird die zusätzliche Verbindung
zwischen den Drosseln nicht durch einen Kondensator, sondern dadurch gebildet, daß
zwei Anzapfungen 13 und 14 der Arbeitswicklungen i und 2 unmittelbar miteinander
verbunden sind. In dem oberen Teil- der Arbeitswicklungen fließt somit ein reiner
Wechselstrom. Das Verhältnis der durch den Arbeitsstrom hervorgerufenen Gleichstromerregung
wird dadurch allerdings etwas herabgesetzt.
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Fig.4 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel für die eingangs erwähnte
Möglichkeit, auf den Drosseln besondere Wicklungen aufzubringen und diese miteinander
parallel zu schalten. Diese besonderen Wicklungen werden hier durch Wicklungsteile
i9 und 20 gebildet, die durch die unmittelbar miteinander verbundenen Anzapfungen
17 und 18 von den Steuerwicklungen 3 und .4 abgeteilt sind.
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Es besteht also zwischen den Steuerwicklungen und den zum Ausgleich
der Oberwellen dienenden Wicklungen je eine einpolige Verbindung. Man kann diese
Wicklungen auch völlig voneinander trennen, was jedoch wicklungstechnisch etwas
schwieriger herzustellen ist.