DE2502049B2 - Schaltungsanordnung zur verbesserung der energieausnutzung einer primaeren gleichspannungsquelle - Google Patents
Schaltungsanordnung zur verbesserung der energieausnutzung einer primaeren gleichspannungsquelleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines über eine periodisch arbeitende
Schaltvorrichtung betriebenen induktiven Stromverbrauchers ohne Kommutator mit parallel geschalteter
Diode aus einer primären Gleichspannungsquelle, wobei die in der Selbstinduktivität des Stromverbrauchers
gespeicherte Energie sich beim Abschaltvorgang über die Diode oder eine mit ihr in Reihe angeordnete
Last entlädt.
Beim jedesmaligen Abschalten der Betriebsgleichspannung eines induktiven Verbrauchers sucht sich die
in der Selbstiiiduktivität des Verbrauchers gespeicherte Energie über das Schaltorgan zu entladen. Die Größe
der gespeicherten Energie ergibt sich bekanntlich aus der Beziehung
J =
LI2
wobei L die Selbstinduktion und / der Strom ist. Der zeitliche Verlauf der Energieentladung ist im wesentlichen
vom Widerstand des geöffneten Schaltorgans abhängig. Der Strom hat nach dem Abschalten zunächst
das Bestreben, in voller Höhe weiierzufließen. Daher traten am Schaltorgan gleichzeitig ein hoher Strom und
eine hohe Spannung auf, wobei letztere sich aus der Summe der Betriebsgleichspannung und der in gleicher
Richtung wirkenden Selbstinduktionsspannung zusammensetzt. Dies erfordert eine hinreichend hohe
Spannungsfestigkeit des Schaltorgans oder besondere Schutzmaßnahmen.
Es ist bereits eine der eingangs genannten Gattung entsprechende Schaltanordnung für Magnethämmer
bekannt, bei der eine primäre Gleichspannungsquelle zur Speisung eines über eine periodisch arbeitende
Schaltvorrichtung betriebenen Schwingankermotors mit einer parallel geschalteten Diode dient (DT-PS
11 55 521). Dabei wird die in der Selbstinduktivität des
Schwingankermotors gespeicherte Energie in einem Widerstand in nutzlose Abwärme umgesetzt.
Es ist ferner bekannt, bei einem Gleichstromgenerator eine elektrische Schaltvorrichtung als Spannungsregler
zum Regeln der Erregung der Feldwicklung in Abhängigkeit von einer von dem Anker abgeleiteten
Spannung vorzusehen, wobei, um eine zu große Verringerung der erzeugten Spannung bei entregter
Feldwicklung zu vermeiden, eine Diode in frei laufender Verbindung mit der Feldwicklung angeordnet ist, an der
eine Spannung abgegriffen wird, die dazu benutzt wird, die vom Anker abgeleitete, die Schaltvorrichtung
steuernde Spannung zu vermindern, damit die Schaltvorrichtung ihre Kontakte rascher wieder schließt
(US-PS 34 23 667). Diese Anordnung, die ebenfalls der eingangs genannten Gattung von Schaltungsanordnungen
entspricht, bezweckt die Beeinflussung der Arbeitsweise des Spannungsreglers für die Felderregung eines
Gleichstromgenerators mit einer von diesem selbst gelieferten Hilfsspannunp. nicht aber eine Nutzbarmachung
sonst unausgenutzt Dleibender Energie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung
die Energieausnutzung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihenschaltung mit der Diode ein Gleichstromverbraucher
als Nutzstromverbraucher angeordnet ist. Dieser kann entweder als Energiequelle für einen
weiteren Nutzstromverbraucher dienen oder selbst ein weiterer Nutzstronnverbraucher sein.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltschema zur Veranschaulichung des Grundprinzips der Erfindung,
F i g. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer zusätzlichen Sammlerbatterie als Gleichstromverbraucher,
Fig.3 eine Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungswandler
als Gleichstromverbraucher,
Fig.4 eine Schaltungsanordnung mit einem die primäre Gleichspannungsquelle durch Parallelschaltung
seiner Ausgangsklemmen zu letztere unterstützenden Gleichspannungswandler, zu dessen Eingangsklemmen
gegebenenfalls eine zweite, im Pufferbetrieb arbeitende
Sammlerbatterie parallel geschaltet sein kann.
In Fi^. 1 ist 1 das Schaltorgan, beispielsweise ein
Transistor, 2 der induktive Stromverbraucher, 3 eine zu diesem parallel geschaltete Diode und 4 ein Gleichstromverbraucher.
Letzterer kann eine ohmsche, kapazitive oder induktive Last oder eine Kombination
beliebiger Art solcher Lasten sein. Mit 5 ist ei.ie primäre Gleichspannungsquelle bezeichnet. Die Polung der mit
25
02 049
dem Gleichstromverbraucher 4 in Reihe angeordneten Diode 3 ist so eingerichtet, daß der Spannungsabfall an
dem induktiven Stromverbraucher 2 im eingeschalteten bzw. durchgesteuerten Zustand der Schaltvorrichtung 1
nicht beeinflußt wird. Beim Abschalten der Schaltvorrichtung
1 fließt infolge der Entladung der in der Selbstinduktivität des induktiven Stromverbrauchers 2
gespeicherten Energie im Diodenstromkreis ein Gleichstrom in Durchlaßrichtung der Diode 3. Dieser
Gleichstrom ruft an den Eingangsklemmen des Gieichstromverbrauchers
4 eine Potentialdifferen? hervor, deren Größe vom inneren Widerstand des Gleichstromverbrauchers
abhängig ist. Die Leistungsaufnahme des Gleichstromverbrauchers 4 im Ausschaltzustand der
Schaltvorrichtung 1 läßt sich aus den elektrischen Daten des Gleichstromverbrauchers ohne weiteres berechnen.
Die von dem Gleichstromverbraucher 4 aufgenommene Energie kann nun entweder zwecks späterer Verwendung
gespeichert, in dem Gleichsirornverbraucher
unmittelbar nutzbar gemacht oder an andere Verbraucher weiiergegeben werden.
Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 ist eine Sammlerbatterie 6 als Gleichstromverbraucher in Reihe
mit der Diode 3 parallel zu dem induktiven Stromverbraucher 2 angeordnet. Ein Schalttransistor 10, in
diesem Fall ein NPN-Transistor, dient als Schaltvorrichtung.
Die Sammlerbatterie 6 wird jedesmal geladen, wenn der Transistor 10 gesperrt ist und dadurch die
Abschaltung bewirkt. Nur während dieses Abschaltzustands fließt der Entladungsstrom des induktiven
Stromverbrauchers 2 im Diodenstromkreis.
Die erforderliche Polung der Diode 3 parallel zum induktiven Stromverbraucher 2 ergibt sich aus dem
jeweiligen Anwendungsfall. Wird beispielsweise ein PNP-Transistor als Schaltvorrichtung verwendet, dann
soll die Diodenkathode direkt oder indirekt, beispielsweise unter Zwischenschaltung des Gleichstromverbrauchers,
am Kollektor des PNP-Transistors liegen. Bei einem NPN-Transistor als Schaltvorrichtung wird
die Diodenanode direkt oder indirekt, d. h. beispielsweise unter Zwischenschaltung des Gleichstromverbrauchers,
mit dem Kollektor des NPN-Transistors verbunden. Die durch die Diodenpolung festgelegte Stromflußrichtung
im Diodenstromkreis parallel zum induktiven Stromverbraucher 2 bestimmt sinngenäß auch die
Eingangspolaiität der in diesen Stromkreis angeordneten Gleichstromverbraucher. Das gilt mit Ausnahme der
Verwendung eines Induktionsmotors als Gleichstromverbraucher, bei dem in der Regel eine Polung ohne
erhebliche Bedeutung ist.
Fig.3 zeigt eine Schaltungsanordnung als weiteres
Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gleichspannungswandler 8 als Gleichstromverbraucher im Diodenstromkreis
angeordnet ist. Mi'. 7 ist der (fiktive) Ersatzwiderstand des Gleichspannungswandler bezeichnet. 9 sind
die Ausgangsklemmen des Gleichspannungswandlers 8, in diesem Fall eines DC/DC-Gleichspannungswandlers,
an denen eine von der Eingangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers und damit auch vom Stromkreis
der primären Gleichspannungsquelle 5 elektrisch völlig getrennte Gleichspannung entnehmbar ist Soweit
erforderlich, können an sich bekannte Maßnahmen zur Glättung und Stabilisierung der Eingangsspannung
durch Kondensatoren, Zenerdioden, Stabilisatoren u dgl. zusätzlich vorgesehen werden.
An Stelle eines (DC/DC-)Gleichspannungswandlers 8 kann auch ein (DC/AC-)Wechselriehter 8 als Gleich-ο
stromverbraucher angeordnet werden.
F i g. 4 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung als Ausführungsbeispiel, bei welcher der (DCVDC-)Gleichspannungswandler
8 mit seinen Ausgangsklemmen 9 parallel zu der primären Gleichspannungsquelle 5 mit
is Jem Stromkreis des induktiven Verbrauchers 2 und der
hier als Transistor 10 ausgebildeten Schaltvorrichtung verbunden ist. Die Verbindung erfolgt hier durch
Parallelschaltung der an den Klemmen 9 auftretenden sekundären Gleichspannung zur Gleichspannungsquelle
5, so daß letztere durch die sekundäre Gleichspannung unterstützt wird.
Außerdem kann bei einer Schaltungsanordnung nach dem Ausführungsbeispiel von Fig.4, wie dargestellt,
eine Sammlerbatterie 6 parallel zu den Eingangsklem-
2s men des Gleichspannungswandlers 8 im Diodenstromkreis
angeordnet sein, so daß diese Batterie zusammen mit dem Gleichspannungswandler den Gleichstromverbraucher
bildet und diese beiden Schaltungselemente im »Pufferbetrieb« arbeiten. Die Batterie 6 wird durch den
im Diodenstromkreis fließenden Gleichstrom geladen und speist gleichzeitig den Gleichspannungswandler 8.
Die an dessen Ausgangsklemmen 9 auftretende Gleichspannung verbessert bei einer solchen Schaltung
- mit oder ohne die zusätzliche Gleichspannungsbatterie 6 — unmittelbar den Wirkungsgrad des Primärstromkreises
mit dem elektronischen Schalter bzw. Schaltverstärker 10 und dem induktiven Stromverbraucher
2.
Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier im
einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele. So kann es beispielsweise auch vorteilhaft sein, bei einer
Schaltungsanordnung nach Fig. 2 oder nach Fig.4
austauschbare Sammlerbatterien 5 und 6 anzuwenden und gegebenenfalls Umschalter vorzusehen, mit deren
Hilfe durch Umschaltung die Funktionen beider Sammlerbatterien vertauschbar sind.
An Stelle einer Sammlerbatterie kann als primäre Gleichspannungsquelle aber auch eine Brennstoffzellen-Batterie
verwendet werden, beispielsweise eine solche, die auf Wasserstoff-Sauerstoff-Basis arbeitet. Dann
kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung durch Erzeugung der erforderlichen chemischen Stoffe
in einer als Gleichstromverbraucher 4 angeordnete· Elektrolyseapparatur und Zuführung der gewr>nrit,ien
Stoffe zu der Brennstoffzellen-Batterie eber.r v.ls Energie
rückgewonnen und damit der Wirkungskreis der gesamten Anordnung verbessert werden.
1 licr/u 1 Blatt .'eichmm^cn
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines über eine periodisch arbeitende Schaltvorrichtung betriebenen
induktiven Stromverbrauchers ohne Kommutator mit parallel geschalteter Diode aus einer
primären Gleichspannungsquelle, wobei die in der Selbstinduktivität des Stromverbrauchers gespeicherte
Energie sich beim Abschaltvorgang über die Diode oder eine mit ihr in Reihe angeordnete Last
entlädt, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung mit der Diode (3) ein Gleichstromverbraucher
(4) als Nutzstromverbraucher angeordnet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammlerbatterie (6) als
Gleichstromverbraucher angeordnet ist.
3.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß ein belasteter Gleichspannungswandler oder Wechselrichter (8) als Gleichstromverbraucher
angeordnet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 eine
Sammlerbatterie (6) und ein Gleichspannungswandler (8) in Parallelschaltung den Gleichstromverbraucher
bilden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen
(9) des den Gleichstrom verbraucher bildenden Gleichspannungswandlers (8) zu den Klemmen der
primären Gleichspannungsquelle (5) parallel geschaltet sind.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromverbraucher
eine gegen eine die primäre Gleichspannungsquelle (5) bildende Sammlerbatterie austauschbare Sammlerbatterie
(6) enthält.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffzellen-Batterie
die primäre Gleichspannungsquelle (5) bildet, und der Gleichstromverbraucher (4) eine Elektrolyseapparatur
enthält, welche zur Erzeugung von zwecks Energierückgewinnung der Brennstoffzellen-Batterie
zuführbaren Stoffen dient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752502049 DE2502049B2 (de) | 1975-01-20 | 1975-01-20 | Schaltungsanordnung zur verbesserung der energieausnutzung einer primaeren gleichspannungsquelle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19752502049 DE2502049B2 (de) | 1975-01-20 | 1975-01-20 | Schaltungsanordnung zur verbesserung der energieausnutzung einer primaeren gleichspannungsquelle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2502049A1 DE2502049A1 (de) | 1976-07-22 |
DE2502049B2 true DE2502049B2 (de) | 1977-05-12 |
Family
ID=5936800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752502049 Ceased DE2502049B2 (de) | 1975-01-20 | 1975-01-20 | Schaltungsanordnung zur verbesserung der energieausnutzung einer primaeren gleichspannungsquelle |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE2502049B2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1259532B (it) * | 1992-04-09 | 1996-03-20 | Lavazza Luigi Spa | Circuito per il pilotaggio di pompe a vibrazione, ad esempio per macchine per l'erogazione di bevande |
-
1975
- 1975-01-20 DE DE19752502049 patent/DE2502049B2/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2502049A1 (de) | 1976-07-22 |
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