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Regler zur Spannungsregelung von Trockengleichrichtern auf konstante
Ausgangsspannung mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen Die Erfindung
bezieht sich auf Regler zur Spannungsregelung von Trockengleichrichtergeräten auf
konstante Ausgangsspannung mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen. Hierfür
ist es bekannt, die Speisung der Steuerwicklung der Regeldrosselspule abhängig von
der zu regelnden Spannung über eine Brückenschaltung mit spannungsabhängigen, nichtlinearen
Widerständen vorzunehmen.
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Eine solche Brückenschaltung zeigt z. B. das Schaltungsschema nach
Fig. 1 der Zeichnung.
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1 und 2 bezeichnen die an die zu regelnde Ausgangsgleichspannung angeschlossenen
Eingangsklemmen der Brückenschaltung. Diese enthält in zwei gegenüberliegenden Polygonseiten
die linearen Widerstände 3 und 4 und in den beiden anderen gegenüberliegenden Polygonseiten
die nichtlinearen spannungsabhängigen Widerstände 5 und 6. An die Ausgangsklemmen
7 und 8 für die andere Brückendiagonale ist die Wicklung 9 angeschlossen, welche
die Gleichstromvormagnetisierungswicklung für die im übrigen zunächst nicht besonders
dargestellte Regeldrosselspule der Regelschaltung bzw. eine Relaiswicklung bildet.
Bei gleichen Werten der einzelnen Arten von Widerständen in den Brückenzweigen und
gleichen Strömen über die Zweige der Brückenstromschleife wird an den beiden Widerständen
3 und 5 gleicher Spannungsabfall herrschen, und der Strom über den Diagonalzweig
mit der Wicklung 9 ist Null bei diesem Brückengleichgewicht. Das veranschaulicht
Fig. 3, in welcher in dem Spannungsstromschaubild für die Spannung an einem der
linearen und nichtlinearen Widerstände in Abhängigkeit von dem Strom je eine Kennlinie
10 und 11 eingetragen sind. Bei dem Stromwert des Brückenzweigstromes entsprechend
dem Schnittpunkt P der beiden Kennlinien 10 und 11
ist Brückengleichgewicht.
Nach der Kennlinie 11 für den nichtlinearen Widerstand nimmt die Spannung an diesem
bei anwachsendem Strom von dem Schnittpunkt P aus langsamer zu als der Strom, so
daß mit steigender Spannung an den Eingangsklemmen und damit steigenden "Zweigströmen
der Brücke der Spannungsabfall an den Widerständen 5 und 6 langsamer zunimmt als
an den Widerständen 3 und 4, so daß der Punkt 8 ein höheres Potential bekommt als
der Punkt 7 und ein Strom - über die Wicklung 9 von 8 nach 7 fließt. Im Falle eines
Absinkens der Spannung an den Eingangsklemmen der Brücke wird der Spannungsabfall
an den Widerständen 3 und 4 schneller absinken als an den Widerständen 5 und 6,
womit dann sinngemäß ein entsprechender Strom nunmehr von 7 nach 8 über die Wicklung
9 entsteht.
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Kommt es in einer Anordnung mit einer solchen Brückenschaltung auf
eine sehr genaue Regelung an, so kann die umgebende Temperatur oder auch die Eigentemperatur,
welche die Widerstände annehmen, sobald sie stromdurchflossen sind, die Regelung
ungünstig beeinflussen.
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Es ist nun zwar bekannt, Heißleiter auf Grund ihres negativen Temperaturbeiwertes
zum Kompensationsglied in Schaltungen zu machen, wo ein positiver Temperaturbeiwert
störend ist. Diese Anwendung ist sowohl für Schwingungskreise in der Schwachstromtechnik
vorgeschlagen worden als auch im Elektromaschinenbau, um die lästige Widerstandsvergrößerung
von Kupferwicklungen auszugleichen. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabestellung
zugrunde, bei einer Regleranordnung mit einer Brückenschaltung der eingangs angegebenen
und in ei.nern Beispiel beschriebenen Art, welche nichtlineare spannungsabhängige
Widerstände enthält, den Temperaturgang der Brückenwiderstände zu kompensieren.
und zwar mit der Wirkung, daß die Empfindlichkeit der Brücke dadurch nicht nachteilig
beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich diese Aufgabe
dadurch erfolgreich lösen läßt, daf, mit der Brückenanordnung zur temperaturunabhängigen
Erhaltung ihres Gleichgewichtes bei temperaturabhängigen Widerständen in den Brückenzweigen--
ein entsprechender Widerstand entgegengesetzten Temperaturbeiwertes in Reihe geschaltet
wird. Würde im Gegensatz zu dieser neuartigen
Lösung mit jedem Schaltungsglied,
welches z. B. einen positiven Temperaturbeiwert aufweist, unmittelh«r ein entsprechendes
Kompensationsglied mit negativem Temperaturbeiwert in Reihe geschaltet werden, so
würde das im Falle einer solchen Brückenschaltung eine Herabsetzung der Empfindlichkeit
der Brücke bedeuten, denn durch die zusätzlichen Widerstände in den Zweigen der
Brücke würde die Spannungsabhängigkeit der betreffenden Brückenzweige erheblich
herabgesetzt werden.
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Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel einer solchen erfindungsgemäßen
Schaltung veranschaulicht die Fig. 2 der Zeichnung. Mit einer Brückenschaltung nach
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist in dieser Schaltung gemäß Fig. 2, in welcher
die gleichartigen, bereits in Fig. 1 vorhandenen Schaltungseleineute wieder die
gleichen Bezugszeichen erhalten haben. nunnielir ein entsprechender Widerstand 12
von entgegengesetztem Temperaturbeiwert zu demjenigen, den die Widerstände in der
Brücke besitzen, in Reihe geschaltet. Die Wirkung dieses Widerstandes kann unmittelbar
auch an Hand der Fig. 3 erläutert werden.
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In dem Schaubild nach Fig. 3 ist nämlich außer der Kennlinie 11. welche
für den Widerstand 5 bzw. 6 in kaltem Zustand der Brücke gilt. noch eine Kennlinie
11a für den warmen Zustand derselben Widerstände eingetragen, wobei ein negativer
Temperaturbeiwert angenommen ist. Ferner sind in das Schaubild noch diejenigen Spannungswerte
IT12k bzw. U12,, eingetragen, die von dem Reihenwiderstand 12 mit entsprechendem
positivem Temperaturbeiwert, also mit einem bei ansteigender Temperatur größer werdenden
Widerstand in kaltem bzw. warmem Zustand übernommen werden, anteilig von der Gesamtspannung,
die zwischen den Klemmen 1' und 2 der Brückenanordnung einschließlich Reihenwiderstand
12, also der zu regelnden Spannung, liegt. Mit der Erwärmung der Brücke wird bei
dem gleichen Strom, der dem Schnittpunkt P entspricht, der Spannungsanteil an dein
nichtlinearen Widerstand geringer werden gemäß dein Schnitt der Vertikalen durch
den Schnittpunkt P mit der gestrichelten Kurve 11 a. Mit dem temperaturabhängigen
Absinken des Widerstandswertes an dem nichtlinearen Widerstand steigt jedoch derjenige
von 12 und damit positiv temperaturabhängig die Spannung an 12 von dem Wert U12k
auf U12," so daß sich der neue Spannungswert (U-It12m) an dem nichtlinearen Widerstand
ergibt, der als Punkt P1 auf der gestrichelten Kurve 11a mit dem Schnittpunkt zwischen
dieser Kurve und der Kurve 10 zusammenfällt, so daß auch im warmen Zustand
der Brücke das Brückengleichgewicht bestehenbleibt.
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Ausführungsbeispiele von Regelschaltungen mit einer solchen temperaturkompensierten
Brückenanordnung veranschaulichen die Schaltungen nach den Fig. 4 und 5 der Zeichnung.
Nach Fig. 4 erfolgt die Speisung der Steuerwicklung der Regeldrosselspule 15 unmittelbar
über die Brückenanordnung 20 bis 25 abhängig von der Ausgangsspannung
als der zu regelnden Größe, nach Fig.5 in mittelbarer Ahhängigl=eit, indem abhängig
von der Ausgangsspannung über eine Brückenanordnung ein polarisiertes Relais 27
gespeist wird, welches seinerseits die Speisung der Steuerwicklung zur Vormagnetisierung
bzw. zusätzlichen Vormagnetisierung der Regeldrosselspule 15 steuert.
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Die Regelungsanordnung nach Fig.4 wird mit Wechselspannung gespeist
an den Klemmen 13 und 14, an welche- über die Regeldrosselspule 15 mit den Arbeitswicklungen
15a und den Steuerwicklungen 15 b die Primärwicklung des Transformator: 16
angeschlossen ist. Der Transformator speist sekundärseitig die Gleichrichteranordnung
17, an welche die Ausgangsklemmen 18 und 19 der Regelschaltung angeschlossen sind.
An diesen Klemmen liegt die Brückenschaltung mit den spannungsabhängigen nichtlinearen
Widerständen 20 und 21, den linearen Widerständen 22 und 23 sowie dem Reihenwiderstand
26 zur Temperaturkompensation. An die Ausgangsklemmen 24-25 der Brückenschaltung
ist die Gleichstromvormagnetisierungswicklung bzw. Steuerwicklung 15 b der Regeldrossel
15 angeschlossen.
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In der Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind, soweit
in dieser Figur wieder die gleichartigen Schaltungsteile vorhanden wie in Fig. 4,
für diese Schaltungsteile die gleichen Bezugszeichen benutzt. An den Ausgangsklemmen
24 und 25 der Brückenschaltung liegt die Wicklung des gepolten Relais 27 mit dem
Schaltorgan 27a und den beiden ruhenden Kontakten 27b und 27c. Zwischen den Leitungen
zu den Anschlußklemmen 18 und 19 liegt ein Spannungsteilerwiderstand 28. Zwei Abgriffe
28a und 28 b des Widerstandes 28 liegen an den beiden Kontakten 27b und 27c des
Relais. Die Enden der Steuerwicklung 15b der Regeldrossel liegen an dem Abgriff
28c des Widerstandes 28 und dem Schaltorgan 27a des Relais. Je nachdem, welche
Richtung der Strom im Ausgangsdiagonalzweig der Brücke und damit in der Relaisspule
hat, wird das Relais aus seiner Nulllage auf den oberen bzw. unteren seiner Kontakte
27 b bzw. 27c geschaltet und damit ein Steuerstrom über die Regeldrossel eingeleitet.